JP2009111202A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of a leakage current in a semiconductor device having a silicide film at the upper part of a heavily doped layer. <P>SOLUTION: A first MOS transistor has a first heavily doped layer 306a formed below the outer side part of a first sidewall spacer 305a in an active region 300x and a first silicide film 311a formed at the upper part of the first heavily doped layer 306a. A second MOS transistor has a second heavily doped layer 306b formed below the outer side part of a second sidewall spacer 305b in the active region 300x and a second silicide film 311b formed at the upper part of the second heavily doped layer 306b. The crystal grain diameter of crystal grains constituting the first silicide film 311a and the second silicide film 311b is equal to or less than an interval between the first sidewall spacer 305a and the second sidewall spacer 305b. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に高濃度拡散層の上部にシリサイド膜を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a silicide film on a high concentration diffusion layer and a manufacturing method thereof.

MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの微細化及び高速化に対応する為に、ホットキャリア耐性の向上を目的にLDD(Lightly Doped Drain)構造が採用されると共に、ゲート電極及び高濃度拡散層の低抵抗化を目的に、ゲート電極及び高濃度拡散層の上部をシリサイド化するサリサイド技術が採用されている(例えば特許文献1参照)。   An LDD (Lightly Doped Drain) structure is adopted to improve resistance to hot carriers in order to cope with miniaturization and high speed of MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, and low resistance of gate electrodes and high-concentration diffusion layers. For the purpose of achieving this, a salicide technique is employed in which the upper portions of the gate electrode and the high-concentration diffusion layer are silicided (see, for example, Patent Document 1).

かつて、シリサイド膜としてチタンシリサイド膜を採用していたが、シリサイド膜は、通常、多結晶でありシリコンとは大きく異なる熱膨張係数を持っているため、高温熱処理時にシリサイドの凝集が生じ易く、これにより、シリサイド膜が断線してゲート電極が高抵抗化されるという問題があった。   In the past, a titanium silicide film was used as the silicide film, but the silicide film is usually polycrystalline and has a thermal expansion coefficient significantly different from that of silicon. As a result, the silicide film is disconnected and the gate electrode has a high resistance.

そこで、シリサイド膜の断線の抑制を目的に、シリサイド膜としてニッケルシリサイド膜を用いる技術が提案されている(例えば非特許文献2,特許文献3参照)。さらに、半導体装置の微細化に伴い高濃度拡散層の接合深さが浅くなってきていることから、シリコン含有量の少ないニッケルシリサイド膜が検討されている(例えば非特許文献4参照)。   Therefore, a technique using a nickel silicide film as a silicide film has been proposed for the purpose of suppressing disconnection of the silicide film (see, for example, Non-Patent Document 2 and Patent Document 3). Furthermore, since the junction depth of the high-concentration diffusion layer has become shallower with the miniaturization of semiconductor devices, a nickel silicide film with a low silicon content has been studied (for example, see Non-Patent Document 4).

以下に、従来の半導体装置の製造方法について、図10(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図10(a) 〜(c) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。   Hereinafter, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (c). 10 (a) to 10 (c) are cross-sectional views of main steps showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps.

まず、図10(a) に示すように、STI(Shallow Trench Isolation)法により、シリコンからなる半導体基板600の上部に、トレンチ内に絶縁膜が埋め込まれた素子分離領域601を選択的に形成する。これにより、素子分離領域601によって囲まれた半導体基板600からなる活性領域600xが形成される。   First, as shown in FIG. 10A, an element isolation region 601 in which an insulating film is buried in a trench is selectively formed on a semiconductor substrate 600 made of silicon by an STI (Shallow Trench Isolation) method. . As a result, an active region 600x composed of the semiconductor substrate 600 surrounded by the element isolation region 601 is formed.

次に、活性領域600x上に、膜厚が5nmのシリコン酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜602aを介して、膜厚が160nmのポリシリコン膜からなる第1のゲート電極603aを形成すると共に、活性領域600x上に、膜厚が5nmのシリコン酸化膜からなる第2のゲート絶縁膜602bを介して、膜厚が160nmのポリシリコン膜からなる第2のゲート電極603bを形成する。その後、活性領域600xにおける第1のゲート電極603aの側方下に、第1の低濃度拡散層604aを形成すると共に、活性領域600xにおける第2のゲート電極603bの側方下に、第2の低濃度拡散層604bを形成する。   Next, a first gate electrode 603a made of a polysilicon film having a thickness of 160 nm is formed on the active region 600x through a first gate insulating film 602a made of a silicon oxide film having a thickness of 5 nm. A second gate electrode 603b made of a polysilicon film having a thickness of 160 nm is formed on the active region 600x through a second gate insulating film 602b made of a silicon oxide film having a thickness of 5 nm. Thereafter, a first low-concentration diffusion layer 604a is formed below the first gate electrode 603a in the active region 600x, and a second lower side of the second gate electrode 603b in the active region 600x. A low concentration diffusion layer 604b is formed.

次に、第1のゲート電極603aの側面上に第1のサイドウォールスペーサ605aを形成すると共に、第2のゲート電極603bの側面上に第2のサイドウォールスペーサ605bを形成する。その後、活性領域600xにおける第1のサイドウォールスペーサ605aの外側方下に、第1の高濃度拡散層606aを形成すると共に、活性領域600xにおける第2のサイドウォールスペーサ605bの外側方下に、第2の高濃度拡散層606bを形成する。   Next, a first sidewall spacer 605a is formed on the side surface of the first gate electrode 603a, and a second sidewall spacer 605b is formed on the side surface of the second gate electrode 603b. Thereafter, a first high-concentration diffusion layer 606a is formed on the outer side of the first sidewall spacer 605a in the active region 600x, and at the same time on the outer side of the second sidewall spacer 605b in the active region 600x. 2 high-concentration diffusion layers 606b are formed.

次に、図10(b) に示すように、圧力0.27Pa、DCパワー100Wの条件で、半導体基板600の全面に、膜厚が20nmのNi膜からなる金属膜607を形成する。このとき、金属膜607の膜厚は、高濃度拡散層606a,606bの接合深さ(図10(c):D参照)に応じて設定される。これにより、図10(c) に示す次工程において、第1,第2の高濃度拡散層606a,606bの上部に形成された第1,第2のシリサイド膜(図10(c):609a,609b参照)が厚く形成されて第1,第2の高濃度拡散層606a,606bを突き抜けることを防止する。   Next, as shown in FIG. 10B, a metal film 607 made of a Ni film having a thickness of 20 nm is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 600 under the conditions of a pressure of 0.27 Pa and a DC power of 100 W. At this time, the film thickness of the metal film 607 is set according to the junction depth (see FIG. 10C: D) of the high concentration diffusion layers 606a and 606b. As a result, in the next step shown in FIG. 10C, the first and second silicide films (FIG. 10C: 609a, 609a formed on the first and second high-concentration diffusion layers 606a and 606b are formed. 609b) is formed thick to prevent the first and second high-concentration diffusion layers 606a and 606b from penetrating.

次に、図10(c) に示すように、RTA装置を用いて、330℃,60秒の1回目の熱処理を行い、第1,第2のゲート電極603a,603b及び第1,第2の高濃度拡散層606a,606bのSiと金属膜607のNiとを反応させる。その後、硫酸若しくは塩酸と過酸化水素水とを混合させた酸性薬液、又は水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを混合させたアルカリ性薬液を用いて、半導体基板600上に残存する未反応の金属膜607を除去する。その後、450℃,60秒の2回目の熱処理を行う。このようにして、第1のゲート電極603aの上部にNiSi膜からなる第1のゲート上シリサイド膜608aを形成すると共に、第1の高濃度拡散層606aの上部にNiSi膜からなる第1のシリサイド膜609aを形成する。一方、第2のゲート電極603bの上部にNiSi膜からなる第2のゲート上シリサイド膜608bを形成すると共に、第2の高濃度拡散層606bの上部にNiSi膜からなる第2のシリサイド膜609bを形成する。   Next, as shown in FIG. 10 (c), the first heat treatment is performed at 330 ° C. for 60 seconds using the RTA apparatus, and the first and second gate electrodes 603a, 603b and the first and second gates are then performed. Si of the high concentration diffusion layers 606a and 606b is reacted with Ni of the metal film 607. Thereafter, an unreacted metal film remaining on the semiconductor substrate 600 using an acidic chemical solution in which sulfuric acid or hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution are mixed, or an alkaline chemical solution in which ammonium hydroxide and hydrogen peroxide solution are mixed. 607 is removed. Thereafter, a second heat treatment is performed at 450 ° C. for 60 seconds. In this manner, the first on-gate silicide film 608a made of NiSi film is formed on the first gate electrode 603a, and the first silicide made of NiSi film is formed on the first high-concentration diffusion layer 606a. A film 609a is formed. On the other hand, a second on-gate silicide film 608b made of NiSi film is formed on the second gate electrode 603b, and a second silicide film 609b made of NiSi film is formed on the second high-concentration diffusion layer 606b. Form.

このように、従来の半導体装置の製造方法では、シリサイド膜の形成方法として、高濃度拡散層606a,606bの接合深さDに応じた膜厚を有する金属膜607が、半導体基板600上の全面に形成された状態で熱処理する方法を採用する。
特開平8−46189号公報 Proc.IEEE VMIC Conf.,267(1992) 特開2007−88255号公報 IEDM Technical.Digest,p.45−48,2000.
As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, as a method for forming a silicide film, the metal film 607 having a film thickness corresponding to the junction depth D of the high-concentration diffusion layers 606a and 606b is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 600. The method of heat-treating in the state formed is adopted.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-46189 Proc. IEEE VMIC Conf. 267 (1992) JP 2007-88255 A IEDM Technical. Digest, p. 45-48, 2000.

現在、高濃度拡散層の浅接合化がさらに進んでおり、そのため、従来の半導体装置の製造方法では、以下に示す問題がある。   At present, the shallow junction of the high-concentration diffusion layer is further advanced. Therefore, the conventional method for manufacturing a semiconductor device has the following problems.

高濃度拡散層606a,606bの上部に形成されるシリサイド膜609a,609bは、図10(c) に示すように、NiSi−Si界面に凹凸を発生させた状態で形成される。そのため、高濃度拡散層の浅接合化がさらに進むに従い、シリサイド膜(特に、凸状に形成された部分)が高濃度拡散層を突き抜けて形成され(又は高濃度拡散層の接合部に近接して形成され)、リーク電流が発生するという問題がある。このように、従来の半導体装置の製造方法では、高濃度拡散層606a,606bの接合深さDに応じて、金属膜607の膜厚を所定の膜厚に設定するたけでは、リーク電流の発生を確実に防止することはできない。   The silicide films 609a and 609b formed on the upper portions of the high-concentration diffusion layers 606a and 606b are formed in a state where unevenness is generated at the NiSi-Si interface as shown in FIG. Therefore, as the shallow junction of the high-concentration diffusion layer further progresses, a silicide film (particularly, a convex portion) is formed through the high-concentration diffusion layer (or close to the junction of the high-concentration diffusion layer). There is a problem that leakage current occurs. As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, leakage current is generated only by setting the thickness of the metal film 607 to a predetermined thickness according to the junction depth D of the high-concentration diffusion layers 606a and 606b. Cannot be reliably prevented.

前記に鑑み、本発明の目的は、高濃度拡散層の上部にシリサイド膜を精度良く形成する(具体的には、Siとの界面に凹凸を発生させずにシリサイド膜を形成する)ことにより、リーク電流の発生を防止することである。   In view of the above, an object of the present invention is to accurately form a silicide film on the upper portion of the high-concentration diffusion layer (specifically, by forming a silicide film without generating irregularities at the interface with Si), This is to prevent the occurrence of leakage current.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、第1のゲート電極を有する第1のトランジスタと、第2のゲート電極を有する第2のトランジスタとを備えた半導体装置の製造方法において、活性領域上に第1のゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極を形成すると共に、活性領域上に第2のゲート絶縁膜を介して第2のゲート電極を形成する工程(a)と、第1のゲート電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成すると共に、第2のゲート電極の側面上に第2のサイドウォールスペーサを形成する工程(b)と、活性領域における第1のサイドウォールスペーサの外側方下に第1の高濃度拡散層を形成すると共に、活性領域における第2のサイドウォールスペーサの外側方下に第2の高濃度拡散層を形成する工程(c)と、第1の高濃度拡散層及び第2の高濃度拡散層の表面に形成されている自然酸化膜を除去する工程(d)と、半導体基板上に、金属からなる単体膜と、ガスを含有し金属からなる含有膜とが順次積層された金属層を形成する工程(e)と、金属層に含まれる金属と第1の高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、第1の高濃度拡散層の上部に第1のシリサイド膜を形成すると共に、金属層に含まれる金属と第2の高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、第2の高濃度拡散層の上部に第2のシリサイド膜を形成する工程(f)とを備え、工程(f)において、第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜は、その結晶粒の結晶粒径が、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下となるように形成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes: a first transistor having a first gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate; In a method for manufacturing a semiconductor device including a second transistor having a second gate electrode, a first gate electrode is formed on the active region via a first gate insulating film, and the first gate electrode is formed on the active region. A step (a) of forming a second gate electrode through two gate insulating films, a first sidewall spacer is formed on a side surface of the first gate electrode, and a side surface of the second gate electrode is formed. Forming a second sidewall spacer on the first region, forming a first high-concentration diffusion layer outside the first sidewall spacer in the active region, and forming a second sidewall spacer in the active region. A step (c) of forming a second high-concentration diffusion layer on the outer side of the wall spacer, and a natural oxide film formed on the surfaces of the first high-concentration diffusion layer and the second high-concentration diffusion layer. Included in the metal layer is a step (d) for removing, a step (e) for forming a metal layer in which a single film made of metal and a film containing gas and containing metal are sequentially laminated on a semiconductor substrate And a metal contained in the first high-concentration diffusion layer is reacted to form a first silicide film on the first high-concentration diffusion layer, and the metal contained in the metal layer and the second And (f) forming a second silicide film on the second high concentration diffusion layer by reacting with silicon contained in the high concentration diffusion layer. In the step (f), the first silicide The film and the second silicide film have a crystal grain size of the first support. Characterized in that it is formed to be equal to or less than the spacing between the de-wall spacer and the second sidewall spacer.

本発明に係る第1の半導体装置の製造方法によると、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層が、半導体基板上に形成された状態で熱処理することにより、金属層の金属と第1,第2の高濃度拡散層のSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることができるため、比較的小さい結晶粒径(すなわち、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下の結晶粒径)を有し、且つ結晶粒径のバラツキの比較的小さい第1,第2のシリサイド膜を形成することができる。このため、第1,第2のシリサイド膜には、Siとの界面に凹凸の発生がなく、深さ方向に伸びる異常成長部による接合リーク電流の発生を防止できると共に、横方向に伸びる異常成長部によるソースドレイン間リーク電流の発生を防止できる。   According to the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the metal layer in which the single layer film and the containing film are sequentially stacked is subjected to heat treatment in a state in which the metal layer is formed on the semiconductor substrate. Since the Si of the first and second high-concentration diffusion layers can be reacted slowly and intermittently, a relatively small crystal grain size (that is, between the first sidewall spacer and the second sidewall spacer) The first and second silicide films having a crystal grain size equal to or smaller than the interval and having a relatively small variation in crystal grain size can be formed. For this reason, the first and second silicide films have no irregularities at the interface with Si, can prevent the occurrence of junction leakage current due to the abnormal growth portion extending in the depth direction, and abnormal growth extending in the lateral direction. Generation of leakage current between the source and drain due to the portion can be prevented.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、ゲート電極を有するトランジスタを備えた半導体装置の製造方法において、活性領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程(a)と、ゲート電極の側面上にサイドウォールスペーサを形成する工程(b)と、活性領域におけるサイドウォールスペーサの外側方下に高濃度拡散層を形成する工程(c)と、高濃度拡散層の表面に形成されている自然酸化膜を除去する工程(d)と、半導体基板上に、金属からなる単体膜と、ガスを含有し金属からなる含有膜とが順次積層された金属層を形成する工程(e)と、金属層に含まれる金属と高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、高濃度拡散層の上部にシリサイド膜を形成する工程(f)とを備え、工程(f)において、シリサイド膜は、その結晶粒の結晶粒径が、活性領域のゲート幅方向の幅以下となるように形成されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor having a gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate. , A step (a) of forming a gate electrode on the active region through a gate insulating film, a step (b) of forming a sidewall spacer on the side surface of the gate electrode, and an outer side of the sidewall spacer in the active region. A step (c) of forming a high-concentration diffusion layer below, a step (d) of removing a natural oxide film formed on the surface of the high-concentration diffusion layer, a single film made of metal on a semiconductor substrate, A step (e) for forming a metal layer in which a gas-containing metal-containing film is sequentially laminated, and a metal contained in the metal layer and a silicon contained in the high-concentration diffusion layer are reacted to produce a high concentration A step (f) of forming a silicide film on the upper part of the diffusion layer, and in the step (f), the silicide film has a crystal grain size of not more than a width in the gate width direction of the active region. It is formed.

本発明に係る第2の半導体装置の製造方法によると、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層が、半導体基板上に形成された状態で熱処理することにより、金属層の金属と高濃度拡散層のSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることができるため、比較的小さい結晶粒径(すなわち、活性領域のゲート幅方向の幅以下の結晶粒径)を有し、且つ結晶粒径のバラツキの比較的小さいシリサイド膜を形成することができる。このため、シリサイド膜には、Siとの界面に凹凸の発生がなく、特に、深さ方向に伸びる異常成長部による接合リーク電流の発生を防止できる。   According to the second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the metal layer in which the single layer film and the containing film are sequentially stacked is heat-treated in a state in which the single layer film and the containing film are formed on the semiconductor substrate. Since it can react with Si in the concentration diffusion layer gently and intermittently, it has a relatively small crystal grain size (that is, a crystal grain size equal to or smaller than the width of the active region in the gate width direction) and the crystal grain A silicide film with relatively small diameter variation can be formed. For this reason, the silicide film has no unevenness at the interface with Si, and in particular, it is possible to prevent the occurrence of junction leakage current due to the abnormally grown portion extending in the depth direction.

本発明に係る第1又は第2の半導体装置の製造方法において、工程(e)は、アルゴンガスのプラズマを用いた第1のスパッタ法により、半導体基板上に単体膜を形成する工程(e1)と、アルゴンガスのプラズマ及びガスのプラズマを用いた第2のスパッタ法により、単体膜上に含有膜を形成する工程(e2)とを含むことが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step (e) is a step (e1) of forming a single film on the semiconductor substrate by a first sputtering method using argon gas plasma. And a step (e2) of forming a containing film on the single film by a second sputtering method using argon gas plasma and gas plasma.

本発明に係る第1又は第2の半導体装置の製造方法において、ガスは、窒素ガス又は酸素ガスであることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the gas is preferably nitrogen gas or oxygen gas.

本発明に係る第1又は第2の半導体装置の製造方法において、金属は、チタン、コバルト、ニッケル、白金、ハフニウム、又はパラジウムからなることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the metal is preferably made of titanium, cobalt, nickel, platinum, hafnium, or palladium.

本発明に係る第1又は第2の半導体装置の製造方法において、工程(d)は、ケミカルドライエッチング法により行われることが好ましく、具体的には例えば、NF3ガスのプラズマ及びH2ガスのプラズマを用いたケミカルドライエッチング法により行われることが好ましい。 In the first or second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step (d) is preferably performed by a chemical dry etching method. Specifically, for example, NF 3 gas plasma and H 2 gas It is preferably performed by a chemical dry etching method using plasma.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第1の半導体装置は、半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域に、第1のゲート電極を有する第1のトランジスタと、第2のゲート電極を有する第2のトランジスタとを備えた半導体装置において、第1のトランジスタは、活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、活性領域における第1のサイドウォールスペーサの外側方下に形成された第1の高濃度拡散層と、第1の高濃度拡散層の上部に形成された第1のシリサイド膜とを備え、第2のトランジスタは、活性領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、第2のゲート電極の側面上に形成された第2のサイドウォールスペーサと、活性領域における第2のサイドウォールスペーサの外側方下に形成された第2の高濃度拡散層と、第2の高濃度拡散層の上部に形成された第2のシリサイド膜とを備え、第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first semiconductor device according to the present invention includes a first transistor having a first gate electrode in an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate, and a second gate. In a semiconductor device including a second transistor having an electrode, the first transistor includes a first gate insulating film formed over the active region and a first gate insulating film formed over the first gate insulating film. A gate electrode, a first sidewall spacer formed on a side surface of the first gate electrode, a first high-concentration diffusion layer formed on the outside of the first sidewall spacer in the active region, A first silicide film formed on the first high-concentration diffusion layer, and the second transistor includes a second gate insulating film formed on the active region and a second gate insulating film Formed in the second A gate electrode, a second side wall spacer formed on the side surface of the second gate electrode, a second high-concentration diffusion layer formed outside the second side wall spacer in the active region, And a second silicide film formed on the second high-concentration diffusion layer, and the crystal grain size of the crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film is the first sidewall. The distance between the spacer and the second sidewall spacer is equal to or smaller than the distance.

本発明に係る第1の半導体装置によると、第1,第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径が、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサ間(すなわち、リーク電流の発生頻度が最も高いと予想される領域)の間隔以下であるため、リーク電流の発生を防止できる。   According to the first semiconductor device of the present invention, the crystal grains of the first and second silicide films have a crystal grain size between the first sidewall spacer and the second sidewall spacer (that is, the leakage current). Therefore, the occurrence of leakage current can be prevented.

本発明に係る第1の半導体装置において、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの導電型は、p型であり、第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ130nm以下であることが好ましい。   In the first semiconductor device according to the present invention, the conductivity types of the first transistor and the second transistor are p-type, and the crystal grain sizes of the crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film Is preferably 10 nm or more and 130 nm or less.

本発明に係る第1の半導体装置において、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの導電型は、n型であり、第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ70nm以下であることが好ましい。   In the first semiconductor device according to the present invention, the conductivity type of the first transistor and the second transistor is n-type, and the crystal grain size of the crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film Is preferably 10 nm or more and 70 nm or less.

本発明に係る第1の半導体装置において、第1のシリサイド膜及び第2のシリサイド膜は、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜からなることが好ましい。   In the first semiconductor device according to the present invention, the first silicide film and the second silicide film are made of a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a nickel silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film. It is preferable.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第2の半導体装置は、半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、ゲート電極を有するトランジスタを備えた半導体装置において、トランジスタは、活性領域上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、ゲート電極の側面上に形成されたサイドウォールスペーサと、活性領域におけるサイドウォールスペーサの外側方下に形成された高濃度拡散層と、高濃度拡散層の上部に形成されたシリサイド膜とを備え、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、活性領域のうちゲート幅方向の幅以下であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a second semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device including a transistor having a gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate. A gate insulating film formed on the region; a gate electrode formed on the gate insulating film; a sidewall spacer formed on a side surface of the gate electrode; and an outer side of the sidewall spacer in the active region. A high-concentration diffusion layer and a silicide film formed on the high-concentration diffusion layer, and the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film is less than the width of the active region in the gate width direction. Features.

本発明に係る第2の半導体装置によると、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径が、活性領域のゲート幅方向の幅以下であるため、特に接合リーク電流の発生を防止できる。   According to the second semiconductor device of the present invention, since the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film is equal to or smaller than the width of the active region in the gate width direction, it is possible to particularly prevent the occurrence of junction leakage current.

本発明に係る第2の半導体装置において、トランジスタの導電型は、p型であり、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ130nm以下であることが好ましい。   In the second semiconductor device according to the present invention, the conductivity type of the transistor is p-type, and the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film is preferably 10 nm or more and 130 nm or less.

本発明に係る第2の半導体装置において、トランジスタの導電型は、n型であり、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ70nm以下であることが好ましい。   In the second semiconductor device according to the present invention, the conductivity type of the transistor is n-type, and the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film is preferably 10 nm or more and 70 nm or less.

本発明に係る第2の半導体装置において、シリサイド膜は、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜からなることが好ましい。   In the second semiconductor device according to the present invention, the silicide film is preferably made of a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a nickel silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film.

本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層が、半導体基板上に形成された状態で熱処理することにより、金属層の金属と高濃度拡散層のSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることができるため、比較的小さい結晶粒径(例えば、第1のサイドウォールスペーサと第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下の結晶粒径、又は活性領域のゲート幅方向の幅以下の結晶粒径)を有し、且つ結晶粒径のバラツキの比較的小さいシリサイド膜を形成することができる。このため、シリサイド膜には、Siとの界面に凹凸の発生がなく、シリサイド膜での凸状に形成された部分によるリーク電流の発生を防止できる。   According to the semiconductor device and the method for manufacturing the same according to the present invention, the metal layer in which the single layer film and the containing film are sequentially stacked is heat-treated in a state where the metal layer is formed on the semiconductor substrate. Since the layer Si can be allowed to react slowly and intermittently, a relatively small crystal grain size (for example, a crystal grain size equal to or smaller than the interval between the first sidewall spacer and the second sidewall spacer, or A silicide film having a crystal grain size equal to or smaller than the width of the active region in the gate width direction and having a relatively small variation in crystal grain size can be formed. Therefore, the silicide film has no unevenness at the interface with Si, and leakage current due to the convexly formed portion of the silicide film can be prevented.

以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

ここで、リーク電流の累積分布(後述する図6(a) 及び(b) 参照)の結果、シリサイド膜の結晶粒径の分布(後述する図3(a) 及び(b) 参照)の結果等に基づいて、本件発明者らが鋭意検討を重ねた結果、従来のシリサイド膜でのNiSi−Si界面に凹凸が発生するメカニズムは、以下のように推測される。このメカニズムについて、図11(a) 〜(e) を参照しながら説明する。図11(a) 〜(e) は、従来のシリサイド膜でのNiSi−Si界面に凹凸が発生するメカニズムについて示す図である。なお、このメカニズムの説明は、簡略的に説明する為に、シリコンからなる半導体基板に形成されたp型(又はn型)拡散層の上部に、従来のシリサイド膜の形成方法を用いて従来のシリサイド膜を形成する場合を具体例に挙げて説明する。また、簡略的に図示する為に、図11(b) 中に示す「種」は円状に図示し、及び図11(c) 〜(d) 中に示す「結晶粒」は楕円状に図示しており、何れも実際の形状とは異なる場合がある。   Here, as a result of the cumulative distribution of leak current (see FIGS. 6A and 6B described later), the result of the distribution of the crystal grain size of the silicide film (see FIGS. 3A and 3B described later), etc. As a result of extensive studies by the present inventors based on the above, the mechanism by which irregularities occur at the NiSi-Si interface in the conventional silicide film is presumed as follows. This mechanism will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (e). 11 (a) to 11 (e) are diagrams showing a mechanism in which unevenness is generated at the NiSi-Si interface in the conventional silicide film. In order to simplify the explanation of this mechanism, a conventional method for forming a silicide film on a p-type (or n-type) diffusion layer formed on a semiconductor substrate made of silicon is used. A case where a silicide film is formed will be described as a specific example. For the sake of simplicity, the “seed” shown in FIG. 11B is shown in a circle, and the “crystal grains” shown in FIGS. 11C to 11D are shown in an ellipse. These are all shown and may be different from the actual shape.

図11(a) に示すように、イオン注入法により、シリコンからなる半導体基板700にp型不純物(又はn型不純物)を注入することにより、半導体基板700にp型(又はn型)拡散層を形成する。その後、HF系薬液を用いた洗浄処理を行い、拡散層の表面に形成されている自然酸化膜(図示せず)等を除去した後、半導体基板700上に、Ni膜からなる金属膜701を形成する。   As shown in FIG. 11A, a p-type (or n-type) diffusion layer is implanted into a semiconductor substrate 700 by implanting p-type impurities (or n-type impurities) into the semiconductor substrate 700 made of silicon by ion implantation. Form. Thereafter, a cleaning process using a HF chemical solution is performed to remove a natural oxide film (not shown) formed on the surface of the diffusion layer, and then a metal film 701 made of a Ni film is formed on the semiconductor substrate 700. Form.

次に、図11(b) に示すように、1回目の熱処理が開始されると、拡散層の上部に、Niシリサイドの種702が不均一に拡散されて形成される。このように、1回目の熱処理の開始に伴い、金属膜701のNiが拡散層中に急激に拡散されるため、種702は、拡散層の上部に不均一に形成される。特に、Ni/Si界面の清浄状態が不均一な場合、種702は、拡散層の上部により一層不均一に形成される。   Next, as shown in FIG. 11B, when the first heat treatment is started, Ni silicide seeds 702 are diffused and formed on the upper part of the diffusion layer. Thus, since the Ni of the metal film 701 is rapidly diffused into the diffusion layer with the start of the first heat treatment, the seed 702 is formed unevenly on the diffusion layer. In particular, when the clean state of the Ni / Si interface is non-uniform, the seed 702 is formed more non-uniformly on the upper part of the diffusion layer.

次に、図11(c) に示すように、1回目の熱処理が進むに従い、金属膜701のNiが、種702に向かって拡散されて、種702が成長してNiシリサイドの結晶粒703が形成されると共に、結晶粒703間の間隙に拡散路704が局所的に発生する。   Next, as shown in FIG. 11 (c), as the first heat treatment proceeds, Ni in the metal film 701 is diffused toward the seed 702, the seed 702 grows, and Ni silicide crystal grains 703 are formed. As it is formed, a diffusion path 704 is locally generated in the gap between the crystal grains 703.

次に、図11(d) に示すように、1回目の熱処理がさらに進むに従い、金属膜701のNiが、局所的に発生した拡散路704を通って拡散される。これにより、深さ方向へのNi拡散が支配的になり、拡散路704を塞ぐようにNiシリサイドの結晶粒705が形成される。   Next, as shown in FIG. 11D, as the first heat treatment further proceeds, Ni in the metal film 701 is diffused through the locally generated diffusion path 704. Thereby, Ni diffusion in the depth direction becomes dominant, and Ni silicide crystal grains 705 are formed so as to block the diffusion path 704.

最後に、図11(e) に示すように、半導体基板700上に残存する未反応の金属膜701を除去した後、2回目の熱処理により、拡散層の上部にNiSi膜からなるシリサイド膜706が形成される。なお、シリサイド膜706中に図示される点線は、結晶粒界を示す。   Finally, as shown in FIG. 11E, after the unreacted metal film 701 remaining on the semiconductor substrate 700 is removed, a silicide film 706 made of a NiSi film is formed on the diffusion layer by the second heat treatment. It is formed. Note that a dotted line illustrated in the silicide film 706 indicates a crystal grain boundary.

このようにして、比較的大きい結晶粒径を有しNiSi/Si界面に凹凸が発生し、深さ方向に伸びた異常成長部707、及び横方向に伸びた異常成長部708を有するシリサイド膜706が形成されると推測される。   In this way, a silicide film 706 having a relatively large crystal grain size, unevenness at the NiSi / Si interface, an abnormally grown portion 707 extending in the depth direction, and an abnormally growing portion 708 extending in the lateral direction. Is presumed to be formed.

ここで、シリサイド膜706において、深さ方向に伸びた異常成長部707、及び横方向に伸びた異常成長部708が形成される要因として、本件発明者等は以下のように推測する。   Here, in the silicide film 706, the inventors infer that the abnormal growth portion 707 extending in the depth direction and the abnormal growth portion 708 extending in the lateral direction are formed as follows.

まず、深さ方向に伸びた異常成長部707が形成される要因を、本件発明者らは次のように推測する。従来のシリサイド膜の形成方法では、1回目の熱処理の開始に伴い、拡散層中に金属膜701のNiが急激に拡散され、種702が不均一に形成される(図11(b) 参照)。そのため、結晶粒703が不均一に形成されて、拡散路704が局所的に発生し(図11(c) 参照)、局所的に発生した拡散路704を通って、金属膜701のNiが拡散層中に継続的に拡散され、深さ方向に伸びる結晶粒705が形成される(図11(d) 参照)。このため、図11(e) に示すように、シリサイド膜706において、深さ方向に伸びた異常成長部707が形成されると推測される。   First, the inventors of the present invention infer the cause of the abnormal growth portion 707 extending in the depth direction as follows. In the conventional method for forming a silicide film, with the start of the first heat treatment, Ni in the metal film 701 is rapidly diffused in the diffusion layer, and the seed 702 is formed unevenly (see FIG. 11B). . Therefore, the crystal grains 703 are formed unevenly, the diffusion path 704 is locally generated (see FIG. 11C), and Ni in the metal film 701 is diffused through the locally generated diffusion path 704. Crystal grains 705 that are continuously diffused in the layer and extend in the depth direction are formed (see FIG. 11D). For this reason, as shown in FIG. 11E, it is presumed that an abnormally grown portion 707 extending in the depth direction is formed in the silicide film 706.

次に、横方向に伸びた異常成長部708が形成される要因を、本件発明者らは次のように推測する。従来のシリサイド膜の形成方法では、1回目の熱処理の開始に伴い、拡散層中に金属膜701のNiが急激に拡散され、1回目の熱処理の期間中、拡散層中への金属膜701のNi拡散は、断続されることなく継続的に続く(図11(b) 〜(d) 参照)。このため、結晶粒径は断続されることなく継続的に成長し、図11(e) に示すように、シリサイド膜706において、横方向に伸びた異常成長部708が形成されると推測される。   Next, the present inventors infer the cause of the formation of the abnormally growing portion 708 extending in the lateral direction as follows. In the conventional method of forming a silicide film, Ni in the metal film 701 is rapidly diffused in the diffusion layer with the start of the first heat treatment, and the metal film 701 is diffused into the diffusion layer during the first heat treatment. Ni diffusion continues continuously without being interrupted (see FIGS. 11B to 11D). For this reason, the crystal grain size continuously grows without being interrupted, and it is assumed that an abnormally grown portion 708 extending in the lateral direction is formed in the silicide film 706 as shown in FIG. 11 (e). .

従って、従来の半導体装置では、シリサイド膜のうち深さ方向に伸びた異常成長部(図11(e):707参照)が、高濃度拡散層の接合部に近接する、又は高濃度拡散層を突き抜けるため、接合リーク電流が発生すると考えられる。また、シリサイド膜のうち横方向に伸びた異常成長部(図11(e):708参照)が、サイドウォールスペーサ下にまで伸びるため、ソースドレイン間リーク電流が発生すると考えられる。   Therefore, in the conventional semiconductor device, the abnormally grown portion extending in the depth direction of the silicide film (see FIG. 11E: 707) is close to the junction of the high concentration diffusion layer or the high concentration diffusion layer is formed. Since it penetrates, it is considered that junction leakage current occurs. Further, the abnormally grown portion (see FIG. 11 (e): 708) extending in the lateral direction in the silicide film extends below the side wall spacer, so that it is considered that a source-drain leakage current is generated.

以上のように、従来の半導体装置の製造方法では、高濃度拡散層の接合深さに応じて所定の膜厚に設定された金属膜のNiと、Siとを急激に且つ継続的に反応させるため、不均一に形成された結晶粒が継続的に成長するので、比較的大きい結晶粒径を有するシリサイド膜が形成され、シリサイド膜において、深さ方向に伸びる異常成長部、及び横方向に伸びる異常成長部が形成される、すなわち、Siとの界面に凹凸が発生すると考えられる。   As described above, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device, Ni of a metal film set to a predetermined film thickness according to the junction depth of the high concentration diffusion layer and Si are reacted rapidly and continuously. Therefore, since the nonuniformly formed crystal grains continuously grow, a silicide film having a relatively large crystal grain size is formed, and in the silicide film, an abnormally grown portion extending in the depth direction and extending in the lateral direction. It is considered that an abnormally grown portion is formed, that is, irregularities are generated at the interface with Si.

そこで、本件発明者等は、上記の考察に基づいてさらに鋭意検討を重ねた結果、シリサイド膜でのSiとの界面に凹凸が発生することを防止するには、比較的小さい結晶粒径を有するシリサイド膜を形成することが重要であることを見出し、さらに、金属(例えばNi)とSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることによって、均一に形成された結晶粒を断続的に成長させて、比較的小さい結晶粒径を有するシリサイド膜が形成されることを見出した。   Therefore, as a result of further intensive studies based on the above consideration, the present inventors have a relatively small crystal grain size in order to prevent irregularities from occurring at the interface with Si in the silicide film. It was found that it is important to form a silicide film, and furthermore, by uniformly and intermittently reacting a metal (for example, Ni) and Si, the uniformly formed crystal grains are grown intermittently. The inventors have found that a silicide film having a relatively small crystal grain size is formed.

(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係るシリサイド膜の形成方法について、図1(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図1(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係るシリサイド膜の形成方法を工程順に示す要部工程断面図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a method for forming a silicide film according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c). FIGS. 1A to 1C are principal part process cross-sectional views illustrating the silicide film forming method according to the first embodiment of the present invention in the order of processes.

図1(a) に示すように、イオン注入法により、シリコンからなる半導体基板100にp型不純物(又はn型不純物)を注入し、半導体基板100にp型(又はn型)拡散層を形成する。その後、in−situ前処理により、拡散層の表面に形成されている自然酸化膜(図示せず)等を除去する。ここで、in−situ前処理とは、次の通りである。マイクロ波電源が1kW,ガス流量がN2/H2/NF3=850/100/200cc/min,圧力が400Paの下、水素ガスにマイクロ波を照射して水素ラジカルを生成し、NF3ガスを活性化させて、NHxyガス(エッチャントガス)を生成する。このエッチャントガスを、リモートプラズマ方式により、半導体基板100上に供給し、該エッチャントガスと、拡散層表面の自然酸化膜とを反応させて、自然酸化膜を除去する(すなわち、ケミカルドライエッチング法により、自然酸化膜を除去する)。その後、エッチャントガスと自然酸化膜との反応時に生成した副生成物を、180℃,100秒のアニール処理により、昇華させて除去する。このようにして、表面の清浄状態が均一の拡散層を得る。 As shown in FIG. 1A, a p-type impurity (or n-type impurity) is implanted into a semiconductor substrate 100 made of silicon by an ion implantation method, and a p-type (or n-type) diffusion layer is formed in the semiconductor substrate 100. To do. Thereafter, a natural oxide film (not shown) formed on the surface of the diffusion layer is removed by in-situ pretreatment. Here, the in-situ pre-processing is as follows. Under a microwave power source of 1 kW, a gas flow rate of N 2 / H 2 / NF 3 = 850/100/200 cc / min, and a pressure of 400 Pa, hydrogen gas is irradiated with microwaves to generate hydrogen radicals, and NF 3 gas Is activated to generate NH x F y gas (etchant gas). This etchant gas is supplied onto the semiconductor substrate 100 by a remote plasma method, and the etchant gas reacts with the natural oxide film on the surface of the diffusion layer to remove the natural oxide film (that is, by chemical dry etching). , Remove the natural oxide film). Thereafter, the by-product generated during the reaction between the etchant gas and the natural oxide film is sublimated and removed by annealing at 180 ° C. for 100 seconds. In this way, a diffusion layer having a uniform surface clean state is obtained.

次に、図1(b) に示すように、スパッタ法により、Ni膜からなる単体膜と、窒素を含有しNi膜からなる含有膜とが順次積層された金属層103を形成する。詳細には、金属層103は、図1(b) に示すように、単体膜101a,含有膜102a,単体膜101b,含有膜102b,及び単体膜101cが順次積層された層である。ここで、単体膜101a,101b,101cとしては、例えば、ガス流量がAr=80cc/min,圧力が0.4Pa,DCパワーが3kWの下、10秒間の成膜を行い、膜厚が5nmの単体膜を形成する。また、含有膜102a,102bとしては、例えば、ガス流量がAr/N2=40/60cc/min,圧力が0.05Pa,DCパワーが3kWの下、20秒間の成膜を行い、膜厚が5.5nmの含有膜を形成する。 Next, as shown in FIG. 1B, a metal layer 103 in which a single film made of a Ni film and a containing film containing nitrogen and a Ni film are sequentially laminated is formed by sputtering. Specifically, as shown in FIG. 1B, the metal layer 103 is a layer in which the single film 101a, the containing film 102a, the single film 101b, the containing film 102b, and the single film 101c are sequentially stacked. Here, as the single films 101a, 101b, and 101c, for example, film formation is performed for 10 seconds under a gas flow rate of Ar = 80 cc / min, a pressure of 0.4 Pa, a DC power of 3 kW, and a film thickness of 5 nm. A single film is formed. Further, as the containing films 102a and 102b, for example, the film thickness is 20 seconds under the condition that the gas flow rate is Ar / N 2 = 40/60 cc / min, the pressure is 0.05 Pa, the DC power is 3 kW. A 5.5 nm-containing film is formed.

次に、図1(c) に示すように、例えば330℃,60秒の1回目の熱処理を行い、金属層103のNiと、拡散層のSiとを反応させる。その後、硫酸若しくは塩酸と過酸化水素水とを混合させた酸性薬液、又は水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを混合させたアルカリ性薬液を用いて、半導体基板100上に残存する未反応の金属層103を除去する。その後、例えば450℃,60秒の2回目の熱処理を行う。このようにして、拡散層の上部に、NiSi膜からなるシリサイド膜104を形成する。なお、シリサイド膜104中に図示される点線は、結晶粒界を示す。   Next, as shown in FIG. 1C, the first heat treatment is performed at 330 ° C. for 60 seconds, for example, to react Ni of the metal layer 103 with Si of the diffusion layer. Thereafter, an unreacted metal layer remaining on the semiconductor substrate 100 using an acidic chemical solution in which sulfuric acid or hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution are mixed, or an alkaline chemical solution in which ammonium hydroxide and hydrogen peroxide solution are mixed. 103 is removed. Thereafter, a second heat treatment is performed at 450 ° C. for 60 seconds, for example. In this way, the silicide film 104 made of the NiSi film is formed on the diffusion layer. A dotted line shown in the silicide film 104 indicates a crystal grain boundary.

以上のようにして、本実施形態に係るシリサイド膜を形成することができる。   As described above, the silicide film according to this embodiment can be formed.

本実施形態によると、従来のようにNi膜のみからなる金属膜を採用するのではなく、図1(b) に示すように、Ni膜のみからなる単体膜と、窒素を含有しNi膜からなる含有膜とが順次積層された金属層103を用いる。これにより、金属層103のNiと拡散層のSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることができるため、拡散層の上部に均一に形成された結晶粒を断続的に成長させて、比較的小さい結晶粒径(具体的には例えば、サイドウォールスペーサ間の間隔以下の結晶粒径、又は活性領域のゲート幅方向の幅以下の結晶粒径)を有するシリサイド膜104を形成することができる。このため、シリサイド膜104でのNiSi/Si界面に凹凸が発生することを防止できる。   According to the present embodiment, instead of adopting a metal film consisting only of a Ni film as in the prior art, as shown in FIG. 1 (b), a single film consisting only of a Ni film and a Ni film containing nitrogen are used. A metal layer 103 in which contained films are sequentially stacked is used. This allows Ni in the metal layer 103 and Si in the diffusion layer to react slowly and intermittently, so that the crystal grains uniformly formed on the upper portion of the diffusion layer are intermittently grown, The silicide film 104 having a small crystal grain size (specifically, for example, a crystal grain size equal to or smaller than the interval between the sidewall spacers or a crystal grain diameter equal to or smaller than the width of the active region in the gate width direction) can be formed. Therefore, it is possible to prevent unevenness from occurring at the NiSi / Si interface in the silicide film 104.

すなわち、従来では、Ni膜のみからなる金属膜において、その膜厚を、高濃度拡散層の接合深さのみを考慮して設定するのに対し、本実施形態では、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層において、単体膜の膜厚、含有膜の膜厚、及び含有膜の窒素含有量を、高濃度拡散層の接合深さに加えて、シリサイド膜が形成される領域のスケールを考慮して設定する。具体的には例えば、高濃度拡散層の接合深さに加えて、シリサイド膜が形成される領域のうち最も狭い領域(具体的には例えば、サイドウォールスペーサ間に挟まれた高濃度拡散層、又はゲート電極と直交する素子分離領域間に挟まれた高濃度拡散層)を考慮して設定する。これにより、従来のような無秩序なNi拡散ではなく、多段階に分けて制御されたNi拡散を実現できるので、シリサイド膜でのSiとの界面に凹凸が発生することを防止できる。   In other words, conventionally, in a metal film composed only of a Ni film, the film thickness is set considering only the junction depth of the high-concentration diffusion layer. In the metal layers sequentially stacked, the scale of the region where the silicide film is formed by adding the film thickness of the single film, the film thickness of the contained film, and the nitrogen content of the contained film to the junction depth of the high concentration diffusion layer Set in consideration of. Specifically, for example, in addition to the junction depth of the high-concentration diffusion layer, the narrowest region (specifically, for example, a high-concentration diffusion layer sandwiched between sidewall spacers, Alternatively, it is set in consideration of a high concentration diffusion layer sandwiched between element isolation regions orthogonal to the gate electrode. Accordingly, it is possible to realize Ni diffusion controlled in multiple stages, not disordered Ni diffusion as in the prior art, and it is possible to prevent unevenness from occurring at the interface with Si in the silicide film.

また、近年、Niの急激な拡散の抑制を目的に、半導体基板とNi膜のみからなる金属膜との間に、抑制膜が介在している状態で熱処理する方法が提案されているが、この方法では、シリサイド反応の初期段階において抑制膜による抑制効果が得られたとしても、抑制膜が破れた途端に、この破れを通じてNiが深さ方向に向かって支配的に拡散されて、異常成長部を有するシリサイド膜が形成されるという問題がある。これに対し、本実施形態では、半導体基板上に、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層が形成された状態で熱処理する方法を採用するため、Niの急激な拡散を効果的に抑制することができる。   In recent years, for the purpose of suppressing rapid diffusion of Ni, there has been proposed a method of performing a heat treatment in a state where a suppression film is interposed between a semiconductor substrate and a metal film made of only a Ni film. In the method, even if the suppression effect by the suppression film is obtained in the initial stage of the silicide reaction, as soon as the suppression film is broken, Ni is dominantly diffused in the depth direction through the breakdown, and abnormal growth occurs. There is a problem that a silicide film having a portion is formed. On the other hand, in this embodiment, since a heat treatment method is adopted in which a metal layer in which a single film and a containing film are sequentially laminated is formed on a semiconductor substrate, rapid Ni diffusion is effectively prevented. Can be suppressed.

ここで、リーク電流の累積分布(後述する図6(a) 及び(b) 参照)の結果、シリサイド膜の結晶粒径の分布(後述する図3(a) 及び(b) 参照)の結果等に基づいて、本件発明者らは、本発明のシリサイド膜が形成されるメカニズムについて、以下のように推測する。このメカニズムについて、図2(a) 〜(f) を参照しながら説明する。図2(a) 〜(f) は、本発明のシリサイド膜が形成されるメカニズムについて示す図である。なお、図2(a) は前述の図1(b) と対応し、図2(f) は前述の図1(c) と対応している。また、このメカニズムの説明は、簡略的に図示する為に、図2(b) 中に示す「種」、及び図2(c) 〜(e) 中に示す「結晶粒」は、何れも円状に図示しており、実際の形状とは異なる場合がある。   Here, as a result of the cumulative distribution of leak current (see FIGS. 6A and 6B described later), the result of the distribution of the crystal grain size of the silicide film (see FIGS. 3A and 3B described later), etc. Based on the above, the present inventors infer the mechanism of the formation of the silicide film of the present invention as follows. This mechanism will be described with reference to FIGS. 2 (a) to (f). 2 (a) to 2 (f) are diagrams showing the mechanism by which the silicide film of the present invention is formed. 2 (a) corresponds to FIG. 1 (b), and FIG. 2 (f) corresponds to FIG. 1 (c). In order to simplify the explanation of this mechanism, the “seed” shown in FIG. 2 (b) and the “crystal grains” shown in FIGS. 2 (c) to 2 (e) are both circular. It may be different from the actual shape.

1回目の熱処理の開始に伴い、主に単体膜101aのNiが、拡散層中に均一に拡散される。これにより、図2(b) に示すように、拡散層の上部に、Niシリサイドの種200が均一に形成される。このように、本実施形態では、拡散層中に拡散されるNiの拡散源は主に単体膜101aであり、単体膜101aは膜厚が比較的薄く形成されていること、拡散層の表面の清浄状態が均一であることから、種200は拡散層の上部に均一に形成される。   With the start of the first heat treatment, mainly Ni in the single film 101a is uniformly diffused in the diffusion layer. As a result, as shown in FIG. 2B, the Ni silicide seed 200 is uniformly formed on the diffusion layer. Thus, in this embodiment, the diffusion source of Ni diffused in the diffusion layer is mainly the single film 101a, and the single film 101a is formed to be relatively thin, and the surface of the diffusion layer is Since the clean state is uniform, the seed 200 is uniformly formed on the diffusion layer.

1回目の熱処理が進むに従い、膜厚が比較的薄い単体膜101aのNiが、種200に向かって緩やかに拡散されて種200が緩やかに成長し、Niシリサイドの結晶粒(図2(c):201参照)が形成される。   As the first heat treatment proceeds, Ni in the single-layer film 101a having a relatively thin film thickness is gradually diffused toward the seed 200, and the seed 200 grows slowly, and Ni silicide crystal grains (FIG. 2 (c) : 201) is formed.

単体膜101aのNiが消費されると、図2(c) に示すように、含有膜102aが半導体基板100上を覆う。これにより、含有膜102a上に形成された単体膜101bからのNi拡散を抑制する。   When Ni in the single film 101a is consumed, the containing film 102a covers the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. Thereby, Ni diffusion from the single film 101b formed on the containing film 102a is suppressed.

それと共に、窒素を含有する含有膜102aのNiが、結晶粒201間の間隙に発生している均一な拡散路(図2(c):矢印参照)を通って緩やかに拡散されると共に、結晶粒201に向かって緩やかに拡散される。これにより、Niが急激に拡散されて不均一な拡散路が発生することを防止すると共に、結晶粒201が急激に成長してその結晶粒径が急激に大きくなることを防止する。このように、均一な粒界拡散により、拡散層中に新たなNiシリサイドの種を均一に形成し、その種を緩やかに成長させて新たなNiシリサイドの結晶粒を均一に形成する。このようにして、結晶粒径の小さい結晶粒を層状に形成する。   At the same time, Ni in the containing film 102a containing nitrogen is gradually diffused through the uniform diffusion path (see FIG. 2C: arrow) generated in the gap between the crystal grains 201, and the crystal It diffuses gently toward the grains 201. This prevents Ni from being diffused abruptly to generate a non-uniform diffusion path, and prevents the crystal grains 201 from growing abruptly and causing the crystal grain diameter to increase suddenly. In this manner, new Ni silicide seeds are uniformly formed in the diffusion layer by uniform grain boundary diffusion, and the seeds are gradually grown to form new Ni silicide crystal grains uniformly. In this way, crystal grains having a small crystal grain size are formed in layers.

なお、単体膜からのNi拡散速度は、含有膜からのNi拡散速度よりも速いと推測される。これは、窒素の有無に基づく差異によるものと考えている。また、均一な拡散路を通って拡散されるNi量は、結晶粒に向かって拡散されるNi量よりも多いと推測される。これは、結晶粒に向かって拡散されるNiは結晶粒(すなわちNiシリサイド)に供給されるのに対し、均一な拡散路を通って拡散されるNiは拡散層中のSiに供給されることによるものと考えている。   Note that the Ni diffusion rate from the single film is estimated to be faster than the Ni diffusion rate from the contained film. This is believed to be due to differences based on the presence or absence of nitrogen. Further, it is estimated that the amount of Ni diffused through the uniform diffusion path is larger than the amount of Ni diffused toward the crystal grains. This is because Ni diffused toward the crystal grains is supplied to the crystal grains (that is, Ni silicide), whereas Ni diffused through the uniform diffusion path is supplied to Si in the diffusion layer. I believe that.

含有膜102aのNiが消費されると、単体膜101bが半導体基板100上を覆う。そして、単体膜101bのNiが、均一なNi拡散路を通って緩やかに拡散されてNiシリサイドの結晶粒(図2(d):202参照)が均一に形成されると共に、結晶粒に向かって緩やかに拡散されて結晶粒が緩やかに成長し、Niシリサイドの結晶粒(図2(d):203参照)が形成される。   When Ni in the containing film 102a is consumed, the single film 101b covers the semiconductor substrate 100. Then, Ni in the single film 101b is gently diffused through the uniform Ni diffusion path to uniformly form Ni silicide crystal grains (see FIG. 2 (d): 202) and toward the crystal grains. Slowly diffused and crystal grains grow slowly, and Ni silicide crystal grains (see FIG. 2 (d): 203) are formed.

単体膜101bのNiが消費されると、図2(d) に示すように、含有膜102bが半導体基板100上を覆う。これにより、含有膜102b上に形成された単体膜101cからのNi拡散を抑制する。それと共に、含有膜102bのNiが、結晶粒203間の間隙に発生している均一な拡散路(図2(d):矢印参照)を通って緩やかに拡散されると共に、結晶粒203に向かって緩やかに拡散される。   When Ni in the single film 101b is consumed, the containing film 102b covers the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. Thereby, Ni diffusion from the single film 101c formed on the containing film 102b is suppressed. At the same time, Ni in the contained film 102b is gradually diffused through the uniform diffusion path (see FIG. 2D: arrow) generated in the gap between the crystal grains 203 and directed toward the crystal grains 203. And diffuse slowly.

含有膜102bのNiが消費されると、図2(e) に示すように、単体膜101cが半導体基板100上を覆う。そして、単体膜101cのNiが、均一なNi拡散路(図2(e):矢印参照)を通って緩やかに拡散されて結晶粒202が緩やかに成長し、Niシリサイドの結晶粒204が形成されると共に、結晶粒203に向かって緩やかに拡散されて結晶粒203が緩やかに成長し、Niシリサイドの結晶粒205が形成される。   When the Ni in the containing film 102b is consumed, the single film 101c covers the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. Then, Ni in the single film 101c is gently diffused through a uniform Ni diffusion path (see FIG. 2 (e): arrow) so that the crystal grains 202 grow slowly, and Ni silicide crystal grains 204 are formed. At the same time, the crystal grains 203 are gradually diffused toward the crystal grains 203 to grow slowly, and Ni silicide crystal grains 205 are formed.

その後、半導体基板100上に残存する未反応の金属層103を除去した後、2回目の熱処理を行う。このようにして、図2(f) に示すように、比較的小さい結晶粒径を有し、NiSi/Si界面に凹凸の発生のないシリサイド膜104が形成されると推測される。   Thereafter, the unreacted metal layer 103 remaining on the semiconductor substrate 100 is removed, and then a second heat treatment is performed. In this way, as shown in FIG. 2 (f), it is presumed that a silicide film 104 having a relatively small crystal grain size and having no unevenness is formed at the NiSi / Si interface.

以下に、本発明の効果について有効に説明する為に、第1の実施形態に係るシリサイド膜の形成方法で形成された本発明のシリサイド膜と、従来のシリサイド膜の形成方法で形成された従来のシリサイド膜とを比較しながら説明する。   In order to effectively explain the effects of the present invention, the silicide film of the present invention formed by the silicide film forming method according to the first embodiment and the conventional method of forming the conventional silicide film are described below. This will be described in comparison with the silicide film.

本件発明者らが、結晶粒径(グレインサイズ)について、本発明のシリサイド膜と従来のシリサイド膜とで比較したところ、以下に示すことが判った。結晶粒径の結果について、図3(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図3(a) 及び(b) は、シリサイド膜の結晶粒径の分布を示すグラフである。具体的には、図3(a) は、p型拡散層の上部に形成されたシリサイド膜の結晶粒径の分布を示すグラフであり、詳細には、実線は本発明のシリサイド膜について示し、破線は従来のシリサイド膜について示す。一方、図3(b) は、n型拡散層の上部に形成されたシリサイド膜の結晶粒径の分布を示すグラフであり、詳細には、実線は本発明のシリサイド膜について示し、破線は従来のシリサイド膜について示す。   The inventors of the present invention compared the crystal grain size (grain size) between the silicide film of the present invention and the conventional silicide film, and found that the following is shown. The results of the crystal grain size will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIGS. 3A and 3B are graphs showing the distribution of the crystal grain size of the silicide film. Specifically, FIG. 3 (a) is a graph showing the distribution of the crystal grain size of the silicide film formed on the p-type diffusion layer. Specifically, the solid line shows the silicide film of the present invention. A broken line shows a conventional silicide film. On the other hand, FIG. 3B is a graph showing the distribution of the crystal grain size of the silicide film formed on the upper part of the n-type diffusion layer. Specifically, the solid line shows the silicide film of the present invention, and the broken line shows the conventional one. The silicide film is shown.

ここで、結晶粒径の評価方法は、次の通りである。   Here, the evaluation method of the crystal grain size is as follows.

従来のシリサイド膜、及び本発明のシリサイド膜のそれぞれのSEM(走査型顕微鏡写真)像、又はTEM(透過型顕微鏡写真)像に対し、線インターセプト法を用いて、平均結晶粒径を求めた。なお、SEM像(又はTEM像)については、結晶粒の面積に対し約10倍の面積を有するSEM像(又はTEM像)領域を対象とした。   The average crystal grain size was determined for each of the conventional silicide film and the SEM (scanning photomicrograph) image or TEM (transmission photomicrograph) image of the silicide film of the present invention using the line intercept method. In addition, about the SEM image (or TEM image), the SEM image (or TEM image) area | region which has an area about 10 times with respect to the area of a crystal grain was made into object.

まず、p型拡散層の上部に形成された従来のシリサイド膜と、p型拡散層の上部に形成された本発明のシリサイド膜とを比較したところ、以下に示すことが判明した。   First, when the conventional silicide film formed on the p-type diffusion layer and the silicide film of the present invention formed on the p-type diffusion layer were compared, the following was found.

従来のシリサイド膜の場合、図3(a) の破線に示すように、頻度の最も高い結晶粒径は120nm〜130nmであり、結晶粒径の範囲は数10nm〜200nm強である。このことから、1)頻度の最も高い結晶粒径は120nm〜130nmと非常に大きいこと、2)結晶粒径の範囲は数10nmから200nm強までに至り、結晶粒径のバラツキが大きいこと、が判明した。   In the case of the conventional silicide film, as shown by the broken line in FIG. 3A, the crystal grain size with the highest frequency is 120 nm to 130 nm, and the range of the crystal grain size is a few tens to 200 nm. From this, 1) the most frequent crystal grain size is very large as 120 nm to 130 nm, and 2) the range of crystal grain size is from several tens of nm to over 200 nm, and the variation in crystal grain size is large. found.

これに対し、本発明のシリサイド膜の場合、図3(a) の実線に示すように、頻度の最も高い結晶粒径は60nmであり、結晶粒径の範囲は10nm〜130nmである。このことから、1)頻度の最も高い結晶粒径は、従来に比べて約2分の1にまで小さくなっていること、2)結晶粒径のバラツキは、従来に比べて小さくなっていること、が判明した。   On the other hand, in the case of the silicide film of the present invention, as shown by the solid line in FIG. 3A, the most frequent crystal grain size is 60 nm, and the crystal grain size range is 10 nm to 130 nm. From this, 1) The most frequent crystal grain size is reduced to about one-half that of the prior art, and 2) The variation in crystal grain size is smaller than the conventional one. ,There was found.

次に、n型拡散層の上部に形成された従来のシリサイド膜と、n型拡散層の上部に形成された本発明のシリサイド膜とを比較したところ、以下に示すことが判明した。   Next, when the conventional silicide film formed on the n-type diffusion layer and the silicide film of the present invention formed on the n-type diffusion layer were compared, the following was found.

従来のシリサイド膜の場合、図3(b) の破線に示すように、頻度の最も高い結晶粒径は160nm〜180nmであり、結晶粒径の範囲は100nm弱〜300nm弱である。このことから、1)頻度の最も高い結晶粒径は160nm〜180nmと非常に大きいこと、2)結晶粒径の範囲は100nm弱から300nm弱までに至り、バラツキが大きいこと、が判明した。   In the case of a conventional silicide film, as shown by the broken line in FIG. 3 (b), the crystal grain size with the highest frequency is 160 nm to 180 nm, and the range of crystal grain size is less than 100 nm to less than 300 nm. From this, it was found that 1) the crystal grain size with the highest frequency is as very large as 160 nm to 180 nm, and 2) the range of the crystal grain size is from less than 100 nm to less than 300 nm, and the variation is large.

これに対し、本発明のシリサイド膜の場合、図3(b) の実線に示すように、頻度の最も高い結晶粒径は、30nmであり、結晶粒径の範囲は10nm〜70nmである。このことから、1)頻度の最も高い結晶粒径は、従来に比べて約6分の1にまで小さくなっていること、2)結晶粒径のバラツキは、従来に比べて極めて小さくなっていること、が判明した。   On the other hand, in the case of the silicide film of the present invention, as shown by the solid line in FIG. 3B, the most frequent crystal grain size is 30 nm, and the crystal grain size range is 10 nm to 70 nm. From this, 1) the most frequent crystal grain size is reduced to about one-sixth of the conventional one, and 2) the variation in crystal grain size is extremely small compared to the conventional one. It has been found.

これらのことから、Siとの界面に凹凸の発生のないシリサイド膜を実現するには、結晶粒径を小さくすると共にそのバラツキを小さくすることが重要であることが判る。   From these facts, it can be seen that it is important to reduce the crystal grain size and the variation in order to realize a silicide film having no unevenness at the interface with Si.

以下に、シリサイド膜の結晶粒径を小さくすることが、リーク電流の発生の防止に効果的である理由について、図4(a) 及び図4(b) を参照しながら説明する。図4(a) は、高濃度拡散層の上部に本発明のシリサイド膜が形成された場合について示す図であり、図4(b) は高濃度拡散層の上部に従来のシリサイド膜が形成された場合について示す図である。この説明では、図4(a) 及び(b) に示すように、サイドウォールスペーサ幅Waが40nm、互いに隣り合うサイドウォールスペーサ間の間隔Wbが60nm、互いに隣り合うゲート電極間の間隔Wcが140nmの半導体装置を具体例に挙げて説明する。   The reason why reducing the crystal grain size of the silicide film is effective in preventing the occurrence of leakage current will be described below with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4A is a diagram showing a case where the silicide film of the present invention is formed on the high concentration diffusion layer, and FIG. 4B is a diagram showing a conventional silicide film formed on the high concentration diffusion layer. FIG. In this description, as shown in FIGS. 4A and 4B, the sidewall spacer width Wa is 40 nm, the interval Wb between adjacent sidewall spacers is 60 nm, and the interval Wc between adjacent gate electrodes is 140 nm. The semiconductor device will be described as a specific example.

例えば、p型拡散層の上部に形成された従来のシリサイド膜の場合、頻度の最も高い結晶粒径は120nm〜130nmであり(図3(a) 参照)、図4(b) に示すように、p型高濃度拡散層の上部に形成されるシリサイド膜の結晶粒Pの結晶粒径が120nm〜130nmであり、結晶粒Pの形状が円状であると仮定すると、結晶粒Pはサイドウォールスペーサ間の領域を超えてサイドウォールスペーサ下にも存在しており、ソースドレイン間リーク電流が発生することが判る。また、n型拡散層の上部に形成された従来のシリサイド膜の場合、頻度の最も高い結晶粒径は160nm〜180nmであり(図3(b) 参照)、図4(b) に示すように、n型高濃度拡散層の上部に形成されるシリサイド膜の結晶粒Nの結晶粒径が160nm〜180nmであり、結晶粒Nの形状が円状であると仮定すると、結晶粒Nはサイドウォールスペーサ間の領域を超えてサイドウォールスペーサ下にも存在しており、ソース・ドレイン間リーク電流が発生することが判る。   For example, in the case of a conventional silicide film formed on a p-type diffusion layer, the most frequent crystal grain size is 120 nm to 130 nm (see FIG. 3 (a)), as shown in FIG. 4 (b). Assuming that the crystal grain size of the crystal grain P of the silicide film formed on the p-type high concentration diffusion layer is 120 nm to 130 nm and the shape of the crystal grain P is circular, the crystal grain P is a sidewall. It can be seen that the leakage current between the source and the drain is generated because it also exists under the sidewall spacer beyond the region between the spacers. In the case of the conventional silicide film formed on the upper part of the n-type diffusion layer, the most frequent crystal grain size is 160 nm to 180 nm (see FIG. 3B), as shown in FIG. 4B. Assuming that the crystal grain size of the crystal grain N of the silicide film formed on the upper part of the n-type high-concentration diffusion layer is 160 nm to 180 nm and the shape of the crystal grain N is circular, the crystal grain N It can be seen that it exists under the sidewall spacer beyond the region between the spacers, and a source-drain leakage current is generated.

なお、図4(b) では、結晶粒P及び結晶粒Nの中央が、サイドウォールスペーサ間の中央に位置する場合を具体例に挙げて説明したが、結晶粒P及び結晶粒Nの中央が、サイドウォールスペーサ間の何れに位置する場合であっても、結晶粒径がサイドウォールスペーサ間の間隔Wbである60nmを超えると、ソースドレイン間リーク電流が発生することは言うまでもない。   In FIG. 4B, the case where the center of the crystal grain P and the crystal grain N is located at the center between the side wall spacers is described as a specific example. However, the center of the crystal grain P and the crystal grain N is Needless to say, in any case between the sidewall spacers, when the crystal grain size exceeds 60 nm, which is the interval Wb between the sidewall spacers, a source-drain leakage current is generated.

これに対し、p型拡散層の上部に形成された本発明のシリサイド膜の場合、頻度の最も高い結晶粒径は60nmであり(図3(a) 参照)、図4(a) に示すように、p型高濃度拡散層の上部に形成されるシリサイド膜の結晶粒Pの結晶粒径が60nmであり、結晶粒Pの形状が円状であると仮定すると、結晶粒Pはサイドウォールスペーサ間の領域に存在しており、ソース・ドレイン間リーク電流が発生することはない。但し、結晶粒Pの中央が、図4(a) に示すようにサイドウォールスペーサ間の中央に位置せず、サイドウォールスペーサ間の中央から外れて位置する場合、結晶粒Pがサイドウォールスペーサ下にも存在する可能性が高くなるものの、本発明のシリサイド膜が、従来のシリサイド膜と比較して、ソースドレイン間リーク電流の発生を有効に防止できることが判る。また、n型拡散層の上部に形成された本発明のシリサイド膜の場合、頻度の最も高い結晶粒径は30nmであり(図3(b) 参照)、図4(a) に示すように、n型高濃度拡散層の上部に形成されるシリサイド膜の結晶粒Nの結晶粒径が30nmであり、結晶粒Nの形状が円状であると仮定すると、結晶粒Nはサイドウォールスペーサ間の領域に存在しており、ソース・ドレイン間リーク電流が発生することはない。加えて、結晶粒Nの中央が、図4(a) に示すようにサイドウォールスペーサ間の中央に位置せず、サイドウォールスペーサ間の中央から外れて位置する場合においても、結晶粒Nがサイドウォールスペーサ下に存在する可能性は低く、本発明のシリサイド膜が、従来のシリサイド膜と比較して、ソースドレイン間リーク電流の発生を非常に有効に防止できることが判る。   In contrast, in the case of the silicide film of the present invention formed on the p-type diffusion layer, the most frequent crystal grain size is 60 nm (see FIG. 3 (a)), as shown in FIG. 4 (a). Further, assuming that the crystal grain size P of the silicide film formed on the upper part of the p-type high concentration diffusion layer is 60 nm and the shape of the crystal grain P is circular, the crystal grain P is a sidewall spacer. The leakage current between the source and the drain does not occur. However, when the center of the crystal grain P is not located at the center between the side wall spacers as shown in FIG. 4A, but located outside the center between the side wall spacers, the crystal grain P is below the side wall spacer. However, the silicide film of the present invention can effectively prevent the occurrence of leakage current between the source and the drain as compared with the conventional silicide film. In the case of the silicide film of the present invention formed on the upper part of the n-type diffusion layer, the most frequent crystal grain size is 30 nm (see FIG. 3B), and as shown in FIG. Assuming that the crystal grain size N of the silicide film formed on the upper part of the n-type high concentration diffusion layer is 30 nm and the shape of the crystal grain N is circular, the crystal grain N is between the sidewall spacers. It exists in the region and no source-drain leakage current occurs. In addition, even when the center of the crystal grain N is not located at the center between the side wall spacers as shown in FIG. The possibility of being present under the wall spacer is low, and it can be seen that the silicide film of the present invention can very effectively prevent the occurrence of leakage current between the source and the drain as compared with the conventional silicide film.

なお、第1の実施形態では、含有膜102a,102bとして、窒素を含有するNi膜を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば酸素を含有するNi膜を用いた場合においても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the first embodiment, the case where the Ni film containing nitrogen is used as the containing films 102a and 102b has been described as a specific example. However, the present invention is not limited to this, and for example, oxygen Even in the case of using the Ni film containing Ni, an effect similar to that of the first embodiment can be obtained.

また、第1の実施形態では、金属層103に含まれる金属としてニッケルを用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チタン、コバルト、白金、ハフニウム、又はパラジウムを用いてもよく、その場合、シリサイド膜104として、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜が形成される。   In the first embodiment, the case where nickel is used as the metal contained in the metal layer 103 has been described as a specific example. However, the present invention is not limited to this, and for example, titanium, cobalt, Platinum, hafnium, or palladium may be used. In that case, a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film is formed as the silicide film 104.

また、第1の実施形態では、金属層103として、単体膜101a,含有膜102a,単体膜101b,含有膜102b,及び単体膜101cの5膜が順次積層された金属層を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the first embodiment, as the metal layer 103, a case where a metal layer in which five films of the single film 101a, the containing film 102a, the single film 101b, the containing film 102b, and the single film 101c are sequentially stacked is used. Although described by way of example, the present invention is not limited to this.

第1に例えば、単体膜と含有膜との2膜が順次積層された金属層を用いてもよい。この場合、単体膜の膜厚を薄く、含有膜の膜厚を厚く形成することが好ましい。これにより、金属層に含まれる金属を、拡散層中に緩やかに且つ断続的に拡散させることができる。   First, for example, a metal layer in which two films of a single film and a containing film are sequentially stacked may be used. In this case, it is preferable that the single film is thin and the containing film is thick. Thereby, the metal contained in the metal layer can be diffused slowly and intermittently in the diffusion layer.

第2に例えば、単体膜、含有膜、及び単体膜の3膜が順次積層された金属層を用いてもよい。この場合、上記の場合と同様に単体膜の膜厚を薄く、含有膜の膜厚を厚く形成することが好ましい。なお、金属層の構成が3膜以上の場合、単体膜の膜厚と含有膜の膜厚とを同一に形成してもよい。   Second, for example, a metal layer in which three films of a single film, a containing film, and a single film are sequentially stacked may be used. In this case, similarly to the above case, it is preferable that the single film is formed thin and the containing film is formed thick. In addition, when the structure of a metal layer is three or more films | membranes, you may form the film thickness of a single film | membrane and the film thickness of a containing film | membrane identically.

(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図5(a) 〜(c) を参照しながら説明する。図5(a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。なお、第2の実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態に係るシリサイド膜の形成方法を用いて形成されたシリサイド膜を、高濃度拡散層の上部に有する半導体装置である。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c). FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views of relevant steps showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps. Note that the semiconductor device according to the second embodiment is a semiconductor device having a silicide film formed using the silicide film forming method according to the first embodiment above the high-concentration diffusion layer.

図5(a) に示すように、STI(Shallow Trench Isolation)法により、シリコンからなる半導体基板300の上部に、トレンチ内に絶縁膜が埋め込まれた素子分離領域301を選択的に形成する。これにより、素子分離領域301によって囲まれた半導体基板300からなる活性領域300xが形成される。   As shown in FIG. 5A, an element isolation region 301 in which an insulating film is buried in a trench is selectively formed on a semiconductor substrate 300 made of silicon by an STI (Shallow Trench Isolation) method. As a result, an active region 300 x composed of the semiconductor substrate 300 surrounded by the element isolation region 301 is formed.

次に、活性領域300x上に、例えば膜厚が2nmのシリコン酸化膜からなる第1のゲート絶縁膜302aを介して、例えば膜厚が120nmのポリシリコン膜からなる第1のゲート電極303aを形成すると共に、活性領域300x上に、例えば膜厚が2nmのシリコン酸化膜からなる第2のゲート絶縁膜302bを介して、例えば膜厚が120nmのポリシリコン膜からなる第2のゲート電極303bを形成する。その後、イオン注入法により、第1,第2のゲート電極303a,303bをマスクにして、活性領域300xにp型不純物(又はn型不純物)を注入することにより、活性領域300xにおける第1のゲート電極303aの側方下に、接合深さが比較的浅いp型(又はn型)第1の低濃度拡散層304aを形成すると共に、活性領域300xにおける第2のゲート電極303bの側方下に、接合深さが比較的浅いp型(又はn型)第2の低濃度拡散層304bを形成する。   Next, a first gate electrode 303a made of, for example, a 120 nm-thickness polysilicon film is formed on the active region 300x via a first gate insulating film 302a made of, for example, a 2 nm-thickness silicon oxide film. At the same time, a second gate electrode 303b made of, for example, a 120 nm-thickness polysilicon film is formed on the active region 300x via a second gate insulating film 302b made of, for example, a 2 nm-thickness silicon oxide film. To do. Thereafter, a p-type impurity (or n-type impurity) is implanted into the active region 300x by ion implantation using the first and second gate electrodes 303a and 303b as a mask, thereby forming a first gate in the active region 300x. A p-type (or n-type) first low-concentration diffusion layer 304a having a relatively shallow junction depth is formed below the side of the electrode 303a, and below the side of the second gate electrode 303b in the active region 300x. Then, the p-type (or n-type) second low-concentration diffusion layer 304b having a relatively shallow junction depth is formed.

次に、第1のゲート電極303aの側面上に第1のサイドウォールスペーサ305aを形成すると共に、第2のゲート電極303bの側面上に第2のサイドウォールスペーサ305bを形成する。その後、イオン注入法により、第1,第2のゲート電極303a,303b及び第1,第2のサイドウォールスペーサ305a,305bをマスクにして、活性領域300xにp型不純物(又はn型不純物)を注入することにより、活性領域300xにおける第1のサイドウォールスペーサ305aの外側方下に、p型(又はn型)第1の高濃度拡散層306aを形成すると共に、活性領域300xにおける第2のサイドウォールスペーサ305bの外側方下に、p型(又はn型)第2の高濃度拡散層306bを形成する。   Next, a first sidewall spacer 305a is formed on the side surface of the first gate electrode 303a, and a second sidewall spacer 305b is formed on the side surface of the second gate electrode 303b. Thereafter, p-type impurities (or n-type impurities) are applied to the active region 300x by ion implantation using the first and second gate electrodes 303a and 303b and the first and second sidewall spacers 305a and 305b as a mask. By implanting, a p-type (or n-type) first high-concentration diffusion layer 306a is formed outside the first sidewall spacer 305a in the active region 300x, and the second side in the active region 300x. A p-type (or n-type) second high-concentration diffusion layer 306b is formed on the outer side of the wall spacer 305b.

次に、第1の実施形態でのin−situ前処理の条件と同様の条件で、第1,第2の高濃度拡散層306a,306bの表面、及び第1,第2のゲート電極303a,303bの表面に形成されている自然酸化膜(図示せず)等を除去する。   Next, under the same conditions as the in-situ pretreatment conditions in the first embodiment, the surfaces of the first and second high-concentration diffusion layers 306a and 306b, and the first and second gate electrodes 303a, A natural oxide film (not shown) formed on the surface of 303b is removed.

次に、図5(b) に示すように、第1の実施形態での金属層(図1(a):108参照)形成条件と同様の条件で、半導体基板300上に、単体膜307a、含有膜308a、単体膜307b、含有膜308b、及び単体膜307cが順次積層された金属層309を形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, on the semiconductor substrate 300 under the same conditions as those for forming the metal layer (see FIG. 1A: 108) in the first embodiment, the single film 307a, A metal layer 309 in which the containing film 308a, the single film 307b, the containing film 308b, and the single film 307c are sequentially stacked is formed.

次に、図5(c) に示すように、RTA装置を用いて、例えば330℃,60秒の1回目の熱処理を行い、第1,第2のゲート電極303a,303b及び第1,第2の高濃度拡散層306a,306bのSiと金属層309のNiとを反応させる。その後、例えば硫酸若しくは塩酸と過酸化水素水とを混合させた酸性薬液、又は水酸化アンモニウムと過酸化水素水とを混合させたアルカリ性薬液を用いて、半導体基板300上に残存する未反応の金属層309を除去する。その後、例えば450℃,60秒の2回目の熱処理を行う。このようにして、第1のゲート電極303aの上部にNiSi膜からなる第1のゲート上シリサイド膜310aを形成すると共に、第1の高濃度拡散層306aの上部にNiSi膜からなるシリサイド膜311aを形成する。一方、第2のゲート電極303bの上部にNiSi膜からなる第2のゲート上シリサイド膜310bを形成すると共に、第2の高濃度拡散層306bの上部にNiSi膜からなるシリサイド膜311bを形成する。   Next, as shown in FIG. 5 (c), the first heat treatment is performed, for example, at 330 ° C. for 60 seconds using the RTA apparatus, and the first and second gate electrodes 303a, 303b and the first, second The Si of the high concentration diffusion layers 306a and 306b and the Ni of the metal layer 309 are reacted. Thereafter, unreacted metal remaining on the semiconductor substrate 300 using, for example, an acidic chemical solution in which sulfuric acid or hydrochloric acid and hydrogen peroxide water are mixed, or an alkaline chemical solution in which ammonium hydroxide and hydrogen peroxide water are mixed. Layer 309 is removed. Thereafter, a second heat treatment is performed at 450 ° C. for 60 seconds, for example. In this way, the first on-gate silicide film 310a made of NiSi film is formed on the first gate electrode 303a, and the silicide film 311a made of NiSi film is formed on the first high-concentration diffusion layer 306a. Form. On the other hand, a second on-gate silicide film 310b made of NiSi film is formed on the second gate electrode 303b, and a silicide film 311b made of NiSi film is formed on the second high-concentration diffusion layer 306b.

以上のようにして、本実施形態に係る半導体装置を製造することができる。   As described above, the semiconductor device according to this embodiment can be manufactured.

本実施形態によると、Ni膜からなる単体膜と、窒素を含有しNi膜からなる含有膜とが順次積層された金属層309が、半導体基板300上の全面に形成された状態で熱処理することにより、金属層309のNiと高濃度拡散層306a,306bのSiとを緩やかに且つ断続的に反応させることができるため、比較的小さい結晶粒径(すなわち、第1のサイドウォールスペーサ305aと第2のサイドウォールスペーサ305b間の間隔以下の結晶粒径)を有し、且つ結晶粒径のバラツキの比較的小さいシリサイド膜311a,311bを形成することができる。このため、シリサイド膜311a,311bには、NiSi/Si界面に凹凸の発生がなく、深さ方向に伸びる異常成長部(図11(e):707参照)による接合リーク電流の発生を防止できると共に、横方向に伸びる異常成長部(図11(e):708参照)によるソースドレイン間リーク電流の発生を防止できる。   According to the present embodiment, the heat treatment is performed in a state where the metal layer 309 in which the single film made of the Ni film and the containing film made of nitrogen and containing the Ni film are sequentially stacked is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 300. Thus, Ni in the metal layer 309 and Si in the high-concentration diffusion layers 306a and 306b can be reacted slowly and intermittently, so that a relatively small crystal grain size (that is, the first sidewall spacer 305a and the first Silicide films 311a and 311b having a crystal grain size equal to or smaller than the interval between the two side wall spacers 305b and having relatively small variations in crystal grain size can be formed. For this reason, in the silicide films 311a and 311b, there is no unevenness at the NiSi / Si interface, and it is possible to prevent the occurrence of junction leakage current due to abnormally grown portions extending in the depth direction (see FIG. 11 (e): 707). In addition, it is possible to prevent the leakage current between the source and the drain due to the abnormally growing portion extending in the lateral direction (see FIG. 11E: 708).

以下に、本発明の効果について有効に説明する為に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法で製造された本発明の半導体装置と、従来の半導体装置の製造方法で製造された従来の半導体装置とを比較しながら説明する。   Hereinafter, in order to effectively explain the effects of the present invention, the semiconductor device of the present invention manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment and the conventional method manufactured by the conventional method of manufacturing a semiconductor device are described. This will be described in comparison with the semiconductor device.

本件発明者らが、リーク電流について、本発明の半導体装置と従来の半導体装置とで比較したところ、以下に示すことが判った。リーク電流の結果について、図6(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図6(a) 及び(b) は、リーク電流の累積分布を示すグラフである。具体的には、図6(a) は、p型MOSトランジスタでの接合リーク電流の累積分布を示すグラフであり、詳細には、○は本発明の半導体装置について示し、△は従来の半導体装置について示す。一方、図6(b) は、n型MOSトランジスタでのソースドレイン間リーク電流の累積分布を示すグラフであり、詳細には、○は本発明の半導体装置について示し、△は従来の半導体装置について示す。なお、図6(a) 中での横軸は接合リーク電流を示し、図6(b) 中での横軸はソースドレイン間リーク電流を示し、例えば1.E−02とは1×10-2を意味する。 The inventors of the present invention compared the leakage current between the semiconductor device of the present invention and a conventional semiconductor device, and found that the following is shown. The result of the leakage current will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). 6A and 6B are graphs showing the cumulative distribution of leakage current. Specifically, FIG. 6 (a) is a graph showing a cumulative distribution of junction leakage current in a p-type MOS transistor. Specifically, ◯ indicates the semiconductor device of the present invention, and Δ indicates a conventional semiconductor device. Show about. On the other hand, FIG. 6B is a graph showing a cumulative distribution of source-drain leakage current in an n-type MOS transistor. Specifically, ◯ shows a semiconductor device of the present invention, and △ shows a conventional semiconductor device. Show. The horizontal axis in FIG. 6 (a) indicates the junction leakage current, and the horizontal axis in FIG. 6 (b) indicates the source-drain leakage current. E-02 means 1 × 10 −2 .

まず、p型MOSトランジスタでの接合リーク電流について、従来と本発明とで比較したところ、以下に示すことが判明した。   First, the junction leakage current in the p-type MOS transistor was compared between the prior art and the present invention, and the following was found.

図6(a) に示すように、従来の場合、約半数のショットが主分布から外れており、このことから、約半数のショットにおいて接合リーク電流が劣化していることが判る。これに対し、本発明の場合、何れのショットにおいても接合リーク電流の劣化は観測されない。   As shown in FIG. 6 (a), in the conventional case, about half of the shots are out of the main distribution. From this, it can be seen that the junction leakage current is degraded in about half of the shots. On the other hand, in the case of the present invention, no deterioration of the junction leakage current is observed in any shot.

次に、n型MOSトランジスタでのソースドレイン間リーク電流について、従来と本発明とで比較したところ、以下に示すことが判明した。   Next, the source-drain leakage current in an n-type MOS transistor was compared between the prior art and the present invention, and the following was found.

図6(b) に示すように、従来の場合、約半数のショットが主分布から外れており、このことから、約半数のショットにおいてソースドレイン間リーク電流が劣化していることが判る。これに対し、本発明の場合、何れのショットにおいてもソースドレイン間リーク電流の劣化は観測されない。   As shown in FIG. 6B, in the conventional case, about half of the shots are out of the main distribution, and it can be seen from this that the leakage current between the source and drain is deteriorated in about half of the shots. On the other hand, in the case of the present invention, no deterioration of the source-drain leakage current is observed in any shot.

このように、本発明の半導体装置では、従来の半導体装置と比較して、p型MOSトランジスタでの接合リーク電流の発生を有効に防止できると共に、n型MOSトランジスタでのソースドレイン間リーク電流の発生を有効に防止できることが判る。   As described above, in the semiconductor device of the present invention, it is possible to effectively prevent the occurrence of junction leakage current in the p-type MOS transistor as compared with the conventional semiconductor device, and the source-drain leakage current in the n-type MOS transistor. It turns out that generation | occurrence | production can be prevented effectively.

なお、上記の説明では、p型MOSトランジスタにおいて発生するリーク電流のうち、ソースドレイン間リーク電流よりも発生頻度の高い接合リーク電流を具体例に挙げて検討した。一方、n型MOSトランジスタにおいて発生するリーク電流のうち、接合リーク電流よりも発生頻度の高いソースドレイン間リーク電流を具体例に挙げて検討した。   In the above description, the junction leakage current that occurs more frequently than the source-drain leakage current among the leakage currents generated in the p-type MOS transistor has been considered as a specific example. On the other hand, among the leak currents generated in the n-type MOS transistor, the leak current between the source and drain, which is more frequently generated than the junction leak current, was examined as a specific example.

また、本件発明者らは、本発明の半導体装置の構造、及び従来の半導体装置の構造を解析するために、TEM像を用いて、各半導体装置の断面(詳細には、p型MOSトランジスタの断面)の解析を行った。p型MOSトランジスタの断面TEM像について、本発明と従来とで比較したところ、以下に示すことが判った。p型MOSトランジスタの断面TEM像について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、本発明の半導体装置を構成するp型MOSトランジスタの断面TEM像である。一方、図8は、従来の半導体装置を構成するp型MOSトランジスタの断面TEM像である。   In addition, in order to analyze the structure of the semiconductor device of the present invention and the structure of the conventional semiconductor device, the inventors of the present invention use a TEM image to show a cross section of each semiconductor device (specifically, a p-type MOS transistor). (Cross section) was analyzed. When the cross-sectional TEM image of the p-type MOS transistor was compared between the present invention and the conventional one, the following was found. A cross-sectional TEM image of the p-type MOS transistor will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional TEM image of a p-type MOS transistor constituting the semiconductor device of the present invention. On the other hand, FIG. 8 is a cross-sectional TEM image of a p-type MOS transistor constituting a conventional semiconductor device.

図8に示すように、従来の場合、サイドウォールスペーサ402間に挟まれた高濃度拡散層の上部に形成されたシリサイド膜404Bは、NiSi−Si界面において凸凹が顕著に発生していることが判明した。さらに、シリサイド膜404Bは、サイドウォールスペーサ402下に入り込んで形成されていることも判明した。   As shown in FIG. 8, in the conventional case, the silicide film 404 </ b> B formed on the high concentration diffusion layer sandwiched between the sidewall spacers 402 has a remarkable unevenness at the NiSi-Si interface. found. Further, it has been found that the silicide film 404B is formed so as to enter under the side wall spacers 402.

これに対し、本発明の場合、サイドウォールスペーサ402間に挟まれた高濃度拡散層の上部に形成されたシリサイド膜404Aは、NiSi−Si界面において凹凸が発生しておらず、その界面が非常にスムーズであることが判明した。さらに、シリサイド膜404Aは、サイドウォールスペーサ402下に入り込んで形成されていないことも判明した。   In contrast, in the case of the present invention, the silicide film 404A formed on the high concentration diffusion layer sandwiched between the sidewall spacers 402 has no unevenness at the NiSi-Si interface, and the interface is very Turned out to be smooth. Further, it has been found that the silicide film 404A is not formed under the sidewall spacer 402.

このように、本発明のシリサイド膜404Aは、従来のシリサイド膜404Bのように深さ方向の異常成長部408、及び横方向の異常成長部409が形成されないため、本発明の半導体装置では、深さ方向の異常成長部による接合リーク電流の発生を防止できると共に、横方向の異常成長部によるソースドレイン間リーク電流の発生を防止できることが判る。   As described above, the silicide film 404A according to the present invention is not formed with the abnormal growth portion 408 in the depth direction and the abnormal growth portion 409 in the lateral direction unlike the conventional silicide film 404B. It can be seen that the occurrence of junction leakage current due to the abnormal growth portion in the vertical direction can be prevented, and the occurrence of leakage current between the source and drain due to the abnormal growth portion in the lateral direction can be prevented.

なお、断面TEM像の検討に用いた半導体装置の構成は、以下に示す通りである。   The configuration of the semiconductor device used for the examination of the cross-sectional TEM image is as follows.

この半導体装置は、シリコンからなる半導体基板400と、半導体基板400上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極401と、ゲート電極401の側面上に形成された断面形状がL字状のサイドウォールスペーサ402と、活性領域におけるゲート電極401の側方下に形成された低濃度拡散層と、活性領域におけるサイドウォールスペーサ402の外側方下に形成された高濃度拡散層と、ゲート電極401の上部に形成されたゲート上シリサイド膜403と、高濃度拡散層の上部に形成されたシリサイド膜(図7:404A,図8:404B)と、ゲート電極401上に形成されたライナー膜405(特に図8参照)と、ライナー膜405上に形成された層間絶縁膜406と、ライナー膜405及び層間絶縁膜406中に形成され、シリサイド膜(図7:404A,図8:404B)を介して高濃度拡散層と電気的に接続するコンタクトプラグ407とを備えている。   This semiconductor device includes a semiconductor substrate 400 made of silicon, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate 400, a gate electrode 401 formed on the gate insulating film, and a cross section formed on the side surface of the gate electrode 401. Side wall spacer 402 having an L-shape, a low concentration diffusion layer formed on the lower side of gate electrode 401 in the active region, and a high concentration diffusion formed on the outer side of sidewall spacer 402 in the active region Layer, a silicide film 403 on the gate formed on the gate electrode 401, a silicide film (FIG. 7: 404A, FIG. 8: 404B) formed on the high concentration diffusion layer, and the gate electrode 401. Liner film 405 (see FIG. 8 in particular), interlayer insulating film 406 formed on liner film 405, liner film 405 and interlayer Formed in Enmaku 406, silicide films (Figure 7: 404A, Figure 8: 404B) and a contact plug 407 for electrically connecting the high-concentration diffusion layer via the.

なお、第2の実施形態では、素子分離領域に囲まれた活性領域上に2つ以上のMOSトランジスタを有する半導体装置において、リーク電流の発生頻度が最も高いと予想されるサイドウォールスペーサ間に挟まれた高濃度拡散層(すなわち、シリサイド膜が形成される領域のうち最も狭い領域)に着目して、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径を、サイドウォールスペーサ間の間隔以下とすることによって、リーク電流の発生を防止する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the second embodiment, a semiconductor device having two or more MOS transistors on an active region surrounded by an element isolation region is sandwiched between sidewall spacers that are expected to have the highest frequency of leakage current. Paying attention to the high-concentration diffusion layer (that is, the narrowest region among the regions where the silicide film is formed), the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film should be less than the interval between the sidewall spacers However, the present invention is not limited to this example.

その他の変形例について、図9(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図9(a) 及び(b) は、本発明のその他の変形例に係る半導体装置の構造について示す断面図である。具体的には、図9(a) はゲート長方向の断面図であり、一方、図9(b) はゲート幅方向の断面図であって、詳細には、図9(a) に示すIXb-IXb線における断面図である。   Other modifications will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b). FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing the structure of a semiconductor device according to another modification of the present invention. Specifically, FIG. 9 (a) is a cross-sectional view in the gate length direction, while FIG. 9 (b) is a cross-sectional view in the gate width direction, and more specifically, IXb shown in FIG. 9 (a). It is sectional drawing in the -IXb line.

図9(a) に示す半導体装置は、素子分離領域501に囲まれた半導体基板500からなる活性領域500xと、活性領域500x上に形成されたゲート絶縁膜502と、ゲート絶縁膜502上に形成されたゲート電極503と、ゲート電極503の側面上に形成されたサイドウォールスペーサ505と、活性領域500xにおけるゲート電極503の側方下に形成された低濃度拡散層504と、活性領域500xにおけるサイドウォールスペーサ505の外側方下に形成された高濃度拡散層506と、ゲート電極503の上部に形成されたゲート上シリサイド膜510と、高濃度拡散層506の上部に形成されたシリサイド膜511とを備えている。   The semiconductor device shown in FIG. 9A is formed on an active region 500x composed of a semiconductor substrate 500 surrounded by an element isolation region 501, a gate insulating film 502 formed on the active region 500x, and a gate insulating film 502. Gate electrode 503, sidewall spacer 505 formed on the side surface of gate electrode 503, low-concentration diffusion layer 504 formed on the side of gate electrode 503 in active region 500x, and side in active region 500x A high concentration diffusion layer 506 formed on the outer side of the wall spacer 505, an on-gate silicide film 510 formed on the gate electrode 503, and a silicide film 511 formed on the high concentration diffusion layer 506. I have.

図9(a) に示すように、素子分離領域501に囲まれた活性領域500x上にMOSトランジスタを有する半導体装置において、活性領域500xのゲート幅方向の幅(図9(b):W参照)が非常に狭い場合、ゲート電極503と直交する素子分離領域501間に挟まれた高濃度拡散層506において、シリサイド膜が深さ方向に伸びて形成される可能性が非常に高く、接合リーク電流が発生する可能性が非常に高い。   As shown in FIG. 9A, in the semiconductor device having a MOS transistor on the active region 500x surrounded by the element isolation region 501, the width in the gate width direction of the active region 500x (see FIG. 9B: W) Is very narrow, the silicide film is very likely to be formed extending in the depth direction in the high-concentration diffusion layer 506 sandwiched between the element isolation regions 501 orthogonal to the gate electrode 503, and the junction leakage current Is very likely to occur.

そのため、リーク電流の発生頻度が最も高いと予想される素子分離領域501間に挟まれた高濃度拡散層506に着目して、シリサイド膜511を構成する結晶粒の結晶粒径を、活性領域500xのゲート幅方向の幅(すなわち、ゲート電極503と直交する素子分離領域501間の間隔)W以下とすることによって、リーク電流の発生を防止できる。   Therefore, paying attention to the high-concentration diffusion layer 506 sandwiched between the element isolation regions 501 that is expected to generate the highest leakage current, the crystal grain size of the silicide film 511 is changed to the active region 500x. By making the width in the gate width direction (that is, the interval between the element isolation regions 501 orthogonal to the gate electrode 503) W or less, generation of leakage current can be prevented.

このようなシリサイド膜511の形成は、第2の実施形態と同様に、半導体基板500上の全面に、単体膜と含有膜とが順次積層された金属層が形成された状態で熱処理することにより行うことができる。これにより、比較的小さい結晶粒径を有し、且つ結晶粒径のバラツキの比較的少ないシリサイド膜511、すなわち、Siとの界面に凹凸の発生のないシリサイド膜511を形成することができる。なお、シリサイド膜511を構成する結晶粒の結晶粒径を、活性領域500xのゲート幅方向の幅W以下とするには、単体膜の膜厚、含有膜の膜厚、及び含有膜のガス含有量を、適宜設定することによって実現できる。   The formation of such a silicide film 511 is performed by performing heat treatment in a state where a metal layer in which a single film and a containing film are sequentially stacked is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 500, as in the second embodiment. It can be carried out. As a result, a silicide film 511 having a relatively small crystal grain size and relatively small variation in crystal grain size, that is, a silicide film 511 having no unevenness at the interface with Si can be formed. In order to set the crystal grain size of the crystal grains constituting the silicide film 511 to be equal to or less than the width W in the gate width direction of the active region 500x, the film thickness of the single film, the film thickness of the contained film, and the gas content of the contained film It can be realized by appropriately setting the amount.

以上のように、半導体装置においてシリサイド膜が形成される領域のうち最も狭い領域、すなわち、リーク電流の発生頻度が最も高いと予想される領域に着目して、シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径を設定することにより、リーク電流の発生を防止できる。   As described above, paying attention to the narrowest region among the regions where the silicide film is formed in the semiconductor device, that is, the region where the leakage current is expected to occur most frequently, the crystal grains constituting the silicide film By setting the particle size, the occurrence of leakage current can be prevented.

また、第2の実施形態では、含有膜308a,308bとして、窒素を含有するNi膜を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば酸素を含有するNi膜を用いた場合においても、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the second embodiment, the case where the Ni film containing nitrogen is used as the containing films 308a and 308b has been described as a specific example. However, the present invention is not limited to this, and for example, oxygen Even in the case of using the Ni film containing, the same effects as in the second embodiment can be obtained.

また、第2の実施形態では、金属層309に含まれる金属としてニッケルを用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、チタン、コバルト、白金、ハフニウム、又はパラジウムを用いてもよく、その場合、シリサイド膜311a,311bとして、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜が形成される。   In the second embodiment, the case where nickel is used as the metal contained in the metal layer 309 has been described as a specific example. However, the present invention is not limited to this, and for example, titanium, cobalt, Platinum, hafnium, or palladium may be used. In that case, a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film is formed as the silicide films 311a and 311b.

また、第2の実施形態では、金属層309として、単体膜307a,含有膜308a,単体膜307b,含有膜308b,単体膜307cが順次積層された金属層を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the second embodiment, the metal layer 309 is exemplified by a case where a metal layer in which the single film 307a, the containing film 308a, the single film 307b, the containing film 308b, and the single film 307c are sequentially stacked is used. Although described, the present invention is not limited to this.

以上説明したように、本発明は、高濃度拡散層の上部にシリサイド膜を有する半導体装置及びその製造方法に有用である。   As described above, the present invention is useful for a semiconductor device having a silicide film on a high concentration diffusion layer and a manufacturing method thereof.

(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係るシリサイド膜の形成方法を工程順に示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the formation method of the silicide film | membrane concerning the 1st Embodiment of this invention in order of a process. (a) 〜(f) は、本発明のシリサイド膜が形成されるメカニズムについて示す図である。(a)-(f) is a figure shown about the mechanism in which the silicide film | membrane of this invention is formed. (a) はp型拡散層の上部に形成されたシリサイド膜の結晶粒径の分布を示すグラフであり、(b) はn型拡散層の上部に形成されたシリサイド膜の結晶粒径の分布を示すグラフである。(a) is a graph showing the distribution of the crystal grain size of the silicide film formed on the p-type diffusion layer, and (b) is the distribution of the crystal grain size of the silicide film formed on the n-type diffusion layer. It is a graph which shows. (a) は高濃度拡散層の上部に本発明のシリサイド膜が形成された場合について示す図であり、(b) は高濃度拡散層の上部に従来のシリサイド膜が形成された場合について示す図である。(a) is a diagram showing the case where the silicide film of the present invention is formed on the high concentration diffusion layer, and (b) is a diagram showing the case where the conventional silicide film is formed on the high concentration diffusion layer. It is. (a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in process order. (a) はp型MOSトランジスタでの接合リーク電流の累積分布を示すグラフであり、(b) はn型MOSトランジスタでのソースドレイン間リーク電流の累積分布を示すグラフである。(a) is a graph showing a cumulative distribution of junction leakage current in a p-type MOS transistor, and (b) is a graph showing a cumulative distribution of source-drain leakage current in an n-type MOS transistor. 本発明の半導体装置を構成するp型MOSトランジスタの断面TEM像である。It is a cross-sectional TEM image of the p-type MOS transistor which comprises the semiconductor device of this invention. 従来の半導体装置を構成するp型MOSトランジスタの断面TEM像である。It is a cross-sectional TEM image of the p-type MOS transistor which comprises the conventional semiconductor device. (a) 及び(b) は、本発明のその他の変形例に係る半導体装置の構造について示す断面図である。(a) And (b) is sectional drawing shown about the structure of the semiconductor device which concerns on the other modification of this invention. (a) 〜(c) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. (a) 〜(e) は、従来のシリサイド膜でのNiSi/Si界面に凹凸が発生するメカニズムについて示す図である。(a)-(e) is a figure which shows about the mechanism in which an unevenness | corrugation generate | occur | produces in the NiSi / Si interface in the conventional silicide film | membrane.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体基板
101a,101b,101c 単体膜
102a,102b 含有膜
103 金属層
104 シリサイド膜
200 種
201 結晶粒
202 結晶粒
203 結晶粒
204 結晶粒
205 結晶粒
Wa サイドウォールスペーサ幅
Wb サイドウォールスペーサ間の間隔
Wc ゲート電極間の間隔
300 半導体基板
300x 活性領域
301 素子分離領域
302a 第1のゲート絶縁膜
302b 第2のゲート絶縁膜
303a 第1のゲート電極
303b 第2のゲート電極
304a 第1の低濃度拡散層
304b 第2の低濃度拡散層
305a 第1のサイドウォールスペーサ
305b 第2のサイドウォールスペーサ
306a 第1の高濃度拡散層
306b 第2の高濃度拡散層
307a,307b,307c 単体膜
308a,308b 含有膜
309 金属層
310a 第1のゲート上シリサイド膜
310b 第2のゲート上シリサイド膜
311a 第1のシリサイド膜
311b 第2のシリサイド膜
400 半導体基板
401 ゲート電極
402 サイドウォールスペーサ
403 ゲート上シリサイド膜
404A シリサイド膜
404B シリサイド膜
405 ライナー膜
406 層間絶縁膜
407 コンタクトプラグ
500 半導体基板
500x 活性領域
501 素子分離領域
502 ゲート絶縁膜
503 ゲート電極
504 低濃度拡散層
505 サイドウォールスペーサ
506 高濃度拡散層
510 ゲート上シリサイド膜
511 シリサイド膜
W 活性領域のゲート幅方向の幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor substrate 101a, 101b, 101c Single-piece | unit film | membrane 102a, 102b Containing film 103 Metal layer 104 Silicide film 200 Seed 201 Crystal grain 202 Crystal grain 203 Crystal grain 204 Crystal grain 205 Crystal grain Wa Side wall spacer width Wb Space | interval between sidewall spacers Wc Interval between gate electrodes 300 Semiconductor substrate 300x Active region 301 Element isolation region 302a First gate insulating film 302b Second gate insulating film 303a First gate electrode 303b Second gate electrode 304a First low-concentration diffusion layer 304b Second low concentration diffusion layer 305a First side wall spacer 305b Second side wall spacer 306a First high concentration diffusion layer 306b Second high concentration diffusion layer 307a, 307b, 307c Single film 308a, 308 Containing film 309 Metal layer 310a First silicide film on gate 310b Second silicide film on gate 311a First silicide film 311b Second silicide film 400 Semiconductor substrate 401 Gate electrode 402 Side wall spacer 403 Silicide film on gate 404A Silicide Film 404B Silicide film 405 Liner film 406 Interlayer insulating film 407 Contact plug 500 Semiconductor substrate 500x Active region 501 Element isolation region 502 Gate insulating film 503 Gate electrode 504 Low concentration diffusion layer 505 Side wall spacer 506 High concentration diffusion layer 510 On-gate silicide film 511 Silicide film W Active region width in the gate width direction

Claims (15)

半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、第1のゲート電極を有する第1のトランジスタと、第2のゲート電極を有する第2のトランジスタとを備えた半導体装置の製造方法において、
前記活性領域上に第1のゲート絶縁膜を介して前記第1のゲート電極を形成すると共に、前記活性領域上に第2のゲート絶縁膜を介して前記第2のゲート電極を形成する工程(a)と、
前記第1のゲート電極の側面上に第1のサイドウォールスペーサを形成すると共に、前記第2のゲート電極の側面上に第2のサイドウォールスペーサを形成する工程(b)と、
前記活性領域における前記第1のサイドウォールスペーサの外側方下に第1の高濃度拡散層を形成すると共に、前記活性領域における前記第2のサイドウォールスペーサの外側方下に第2の高濃度拡散層を形成する工程(c)と、
前記第1の高濃度拡散層及び前記第2の高濃度拡散層の表面に形成されている自然酸化膜を除去する工程(d)と、
前記半導体基板上に、金属からなる単体膜と、ガスを含有し前記金属からなる含有膜とが順次積層された金属層を形成する工程(e)と、
前記金属層に含まれる前記金属と前記第1の高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、前記第1の高濃度拡散層の上部に第1のシリサイド膜を形成すると共に、前記金属層に含まれる前記金属と前記第2の高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、前記第2の高濃度拡散層の上部に第2のシリサイド膜を形成する工程(f)とを備え、
前記工程(f)において、前記第1のシリサイド膜及び前記第2のシリサイド膜は、その結晶粒の結晶粒径が、前記第1のサイドウォールスペーサと前記第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下となるように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a first transistor having a first gate electrode; and a second transistor having a second gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate.
Forming the first gate electrode on the active region via a first gate insulating film and forming the second gate electrode on the active region via a second gate insulating film; a) and
Forming a first sidewall spacer on the side surface of the first gate electrode and forming a second sidewall spacer on the side surface of the second gate electrode;
A first high-concentration diffusion layer is formed outside the first sidewall spacer in the active region, and a second high-concentration diffusion layer is formed outside the second sidewall spacer in the active region. Forming a layer (c);
A step (d) of removing a natural oxide film formed on the surfaces of the first high concentration diffusion layer and the second high concentration diffusion layer;
A step (e) of forming a metal layer in which a single film made of metal and a film containing gas and containing the metal are sequentially laminated on the semiconductor substrate;
The metal contained in the metal layer and the silicon contained in the first high-concentration diffusion layer are reacted to form a first silicide film on the first high-concentration diffusion layer, and the metal (F) forming a second silicide film on the second high concentration diffusion layer by reacting the metal contained in the layer with silicon contained in the second high concentration diffusion layer. Prepared,
In the step (f), the first silicide film and the second silicide film have a crystal grain size equal to or less than an interval between the first sidewall spacer and the second sidewall spacer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、ゲート電極を有するトランジスタを備えた半導体装置の製造方法において、
前記活性領域上にゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極を形成する工程(a)と、
前記ゲート電極の側面上にサイドウォールスペーサを形成する工程(b)と、
前記活性領域におけるサイドウォールスペーサの外側方下に高濃度拡散層を形成する工程(c)と、
前記高濃度拡散層の表面に形成されている自然酸化膜を除去する工程(d)と、
前記半導体基板上に、金属からなる単体膜と、ガスを含有し前記金属からなる含有膜とが順次積層された金属層を形成する工程(e)と、
前記金属層に含まれる前記金属と前記高濃度拡散層に含まれるシリコンとを反応させて、前記高濃度拡散層の上部にシリサイド膜を形成する工程(f)とを備え、
前記工程(f)において、前記シリサイド膜は、その結晶粒の結晶粒径が、前記活性領域のゲート幅方向の幅以下となるように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device including a transistor having a gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate,
Forming the gate electrode on the active region through a gate insulating film;
Forming a sidewall spacer on a side surface of the gate electrode;
Forming a high-concentration diffusion layer below the sidewall spacer in the active region (c);
A step (d) of removing a natural oxide film formed on the surface of the high concentration diffusion layer;
A step (e) of forming a metal layer in which a single film made of metal and a film containing gas and containing the metal are sequentially laminated on the semiconductor substrate;
A step (f) of reacting the metal contained in the metal layer with silicon contained in the high concentration diffusion layer to form a silicide film on the high concentration diffusion layer;
In the step (f), the silicide film is formed so that the crystal grain size of the silicide film is equal to or less than the width of the active region in the gate width direction.
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)は、アルゴンガスのプラズマを用いた第1のスパッタ法により、前記半導体基板上に前記単体膜を形成する工程(e1)と、アルゴンガスのプラズマ及び前記ガスのプラズマを用いた第2のスパッタ法により、前記単体膜上に前記含有膜を形成する工程(e2)とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the step (e), a step (e1) of forming the single film on the semiconductor substrate by a first sputtering method using argon gas plasma, and argon gas plasma and gas plasma are used. And a step (e2) of forming the containing film on the single film by a second sputtering method.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ガスは、窒素ガス又は酸素ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the gas is nitrogen gas or oxygen gas.
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記金属は、チタン、コバルト、ニッケル、白金、ハフニウム、又はパラジウムからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal is made of titanium, cobalt, nickel, platinum, hafnium, or palladium.
請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)は、ケミカルドライエッチング法により行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (d) is performed by a chemical dry etching method.
請求項6に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)は、NF3ガスのプラズマ及びH2ガスのプラズマを用いたケミカルドライエッチング法により行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step (d) is performed by chemical dry etching using NF 3 gas plasma and H 2 gas plasma.
半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域に、第1のゲート電極を有する第1のトランジスタと、第2のゲート電極を有する第2のトランジスタとを備えた半導体装置において、
前記第1のトランジスタは、
前記活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
前記第1のゲート絶縁膜上に形成された前記第1のゲート電極と、
前記第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォールスペーサと、
前記活性領域における前記第1のサイドウォールスペーサの外側方下に形成された第1の高濃度拡散層と、
前記第1の高濃度拡散層の上部に形成された第1のシリサイド膜とを備え、
前記第2のトランジスタは、
前記活性領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
前記第2のゲート絶縁膜上に形成された前記第2のゲート電極と、
前記第2のゲート電極の側面上に形成された第2のサイドウォールスペーサと、
前記活性領域における前記第2のサイドウォールスペーサの外側方下に形成された第2の高濃度拡散層と、
前記第2の高濃度拡散層の上部に形成された第2のシリサイド膜とを備え、
前記第1のシリサイド膜及び前記第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、前記第1のサイドウォールスペーサと前記第2のサイドウォールスペーサ間の間隔以下であることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device including an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate, a first transistor having a first gate electrode, and a second transistor having a second gate electrode.
The first transistor includes:
A first gate insulating film formed on the active region;
The first gate electrode formed on the first gate insulating film;
A first sidewall spacer formed on a side surface of the first gate electrode;
A first high-concentration diffusion layer formed outside the first sidewall spacer in the active region;
A first silicide film formed on the first high-concentration diffusion layer,
The second transistor is
A second gate insulating film formed on the active region;
The second gate electrode formed on the second gate insulating film;
A second sidewall spacer formed on a side surface of the second gate electrode;
A second high-concentration diffusion layer formed outside the second sidewall spacer in the active region;
A second silicide film formed on the second high-concentration diffusion layer,
A crystal grain size of crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film is equal to or less than an interval between the first sidewall spacer and the second sidewall spacer. Semiconductor device.
請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの導電型は、p型であり、
前記第1のシリサイド膜及び前記第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ130nm以下であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The conductivity type of the first transistor and the second transistor is p-type,
A semiconductor device, wherein crystal grains of crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film are 10 nm or more and 130 nm or less.
請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの導電型は、n型であり、
前記第1のシリサイド膜及び前記第2のシリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ70nm以下であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The conductivity type of the first transistor and the second transistor is n-type,
A semiconductor device, wherein a crystal grain size of crystal grains constituting the first silicide film and the second silicide film is 10 nm or more and 70 nm or less.
請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1のシリサイド膜及び前記第2のシリサイド膜は、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜からなることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first silicide film and the second silicide film are made of a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a nickel silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film.
半導体基板における素子分離領域に囲まれた活性領域上に、ゲート電極を有するトランジスタを備えた半導体装置において、
前記トランジスタは、
前記活性領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された前記ゲート電極と、
前記ゲート電極の側面上に形成されたサイドウォールスペーサと、
前記活性領域における前記サイドウォールスペーサの外側方下に形成された高濃度拡散層と、
前記高濃度拡散層の上部に形成されたシリサイド膜とを備え、
前記シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、前記活性領域のうちゲート幅方向の幅以下であることを特徴とする半導体装置。
In a semiconductor device including a transistor having a gate electrode on an active region surrounded by an element isolation region in a semiconductor substrate,
The transistor is
A gate insulating film formed on the active region;
The gate electrode formed on the gate insulating film;
A sidewall spacer formed on a side surface of the gate electrode;
A high-concentration diffusion layer formed outside the sidewall spacer in the active region;
A silicide film formed on the high concentration diffusion layer,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a crystal grain size of a crystal grain constituting the silicide film is not more than a width in a gate width direction of the active region.
請求項12に記載の半導体装置において、
前記トランジスタの導電型は、p型であり、
前記シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ130nm以下であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12,
The conductivity type of the transistor is p-type,
A semiconductor device characterized in that a crystal grain size of a crystal grain constituting the silicide film is 10 nm or more and 130 nm or less.
請求項12に記載の半導体装置において、
前記トランジスタの導電型は、n型であり、
前記シリサイド膜を構成する結晶粒の結晶粒径は、10nm以上であって且つ70nm以下であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12,
The conductivity type of the transistor is n-type,
A semiconductor device characterized in that a crystal grain size of a crystal grain constituting the silicide film is 10 nm or more and 70 nm or less.
請求項12に記載の半導体装置において、
前記シリサイド膜は、チタンシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜、白金シリサイド膜、ハフニウムシリサイド膜、又はパラジウムシリサイド膜からなることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 12,
The semiconductor device is characterized in that the silicide film is made of a titanium silicide film, a cobalt silicide film, a nickel silicide film, a platinum silicide film, a hafnium silicide film, or a palladium silicide film.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8674129B2 (en) 2010-12-17 2014-03-18 Dow Corning Corporation Method of making a diorganodihalosilane
US8697900B2 (en) 2011-01-25 2014-04-15 Dow Corning Corporation Method of preparing a diorganodihalosilane
US8697022B2 (en) 2010-12-17 2014-04-15 Dow Corning Corporation Method of making a trihalosilane
US8722915B2 (en) 2010-05-28 2014-05-13 Dow Corning Corporation Preparation of organohalosilanes
US8765090B2 (en) 2010-09-08 2014-07-01 Dow Corning Corporation Method for preparing a trihalosilane
US8772525B2 (en) 2010-05-28 2014-07-08 Dow Corning Corporation Method for preparing a diorganodihalosilane
US9073951B2 (en) 2010-01-26 2015-07-07 Dow Corning Corporation Method of preparing an organohalosilane
US9296765B2 (en) 2012-08-13 2016-03-29 Dow Corning Corporation Method of preparing an organohalosilane
US9422316B2 (en) 2012-10-16 2016-08-23 Dow Corning Corporation Method of preparing halogenated silahydrocarbylenes
US9688703B2 (en) 2013-11-12 2017-06-27 Dow Corning Corporation Method for preparing a halosilane
US10081643B2 (en) 2014-12-18 2018-09-25 Dow Silicones Corporation Method for producing aryl-functional silanes

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9073951B2 (en) 2010-01-26 2015-07-07 Dow Corning Corporation Method of preparing an organohalosilane
US8722915B2 (en) 2010-05-28 2014-05-13 Dow Corning Corporation Preparation of organohalosilanes
US8772525B2 (en) 2010-05-28 2014-07-08 Dow Corning Corporation Method for preparing a diorganodihalosilane
US8765090B2 (en) 2010-09-08 2014-07-01 Dow Corning Corporation Method for preparing a trihalosilane
US8674129B2 (en) 2010-12-17 2014-03-18 Dow Corning Corporation Method of making a diorganodihalosilane
US8697022B2 (en) 2010-12-17 2014-04-15 Dow Corning Corporation Method of making a trihalosilane
USRE46657E1 (en) 2010-12-17 2018-01-02 Dow Corning Corporation Method of making a trihalosilane
US8697900B2 (en) 2011-01-25 2014-04-15 Dow Corning Corporation Method of preparing a diorganodihalosilane
US9296765B2 (en) 2012-08-13 2016-03-29 Dow Corning Corporation Method of preparing an organohalosilane
US9422316B2 (en) 2012-10-16 2016-08-23 Dow Corning Corporation Method of preparing halogenated silahydrocarbylenes
US9688703B2 (en) 2013-11-12 2017-06-27 Dow Corning Corporation Method for preparing a halosilane
US10081643B2 (en) 2014-12-18 2018-09-25 Dow Silicones Corporation Method for producing aryl-functional silanes

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